[发明专利]一种测控链路受回放攻击的航天器抗干扰姿控方法

权利要求书

1.一种测控链路受回放攻击的航天器抗干扰姿控方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，建立测控链路受回放攻击及平台受环境干扰的航天器姿态控制系统模型；

第二步，设计全阶观测器对航天器姿态控制系统状态与干扰所组成的增广系统进行观测，并利用观测器信息构造复合控制器；

第三步，为提供统一的框架分析回放攻击，针对上述增广系统构造虚拟系统及虚拟控制输入，进而检验航天器姿态控制系统是否可检测回放攻击；

所述第三步具体实现如下：

为了提供一个统一的框架来分析回放干扰y′，将回放干扰y′看作是如下虚拟系统Σ₆的输出：

其中，z′为虚拟系统Σ₄的增广状态，为z′的时间导数，u′为虚拟系统Σ₄的控制输入；

对构造出的虚拟系统Σ₆的设计全阶观测器为Σ₇：

其中，为虚拟系统增广状态z′的估计值，为虚拟系统量测输出y′的估计值，u′为虚拟系统的控制输入；

根据全阶观测器Σ₇对虚拟系统状态的估计，设计虚拟系统控制输入u′Σ₈为：

其中，为虚拟系统状态x′的估计值，为虚拟系统中外部环境干扰d′的估计值，为虚拟系统中外部环境干扰模型状态ω′估计值；

将虚拟系统控制输入Σ₈带入到全阶观测器Σ₇中，可得虚拟系统增广状态估计值的动态方程为：

结合增广状态估计值及虚拟系统增广状态估计值的动态方程可得：

由式Σ₉可知，当矩阵A₁＝A+B(K₁-V₁)+LC的特征根均具有负实部时，系统无法检测出回放攻击；

第四步，在航天器姿态控制系统无法检测到回放攻击情况下，设计含有水印标记的控制器，构造出一种测控链路受回放攻击的航天器抗干扰姿控方法；

所述第四步在系统无法检测到回放攻击情况下，设计含有水印标记的控制器为：

其中，K为控制器增益，为系统状态x的估计值，为外部环境干扰d的估计值，ζ表示水印标志，为常值；

定义残差信号残差评估函数l定义如下：

当系统未受到回放攻击时，则γ表示阈值，为已知常数；

因此，可通过如下逻辑判断系统是否受到回放攻击：

一旦检测到系统的测控链路受到回放攻击，则航天器切换到自身姿态控制系统进行调姿，同时继续检测回放攻击，待敌方停止回放攻击后再使用地面系统进行姿态控制。