[发明专利]一种基于最优估计的时间同步攻击检测与修正方法和装置

说明书

本申请涉及一种基于最优估计的时间同步攻击检测与修正方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：获取观测钟差序列，以钟差二项式模型参数和钟差攻击量为优化变量，以受到时间攻击时观测钟差序列和真实钟差序列的差值最小为优化目标，构建最优化模型，在约束条件下求解最优化模型，得到钟差二项式模型参数的估计值和钟差攻击量的估计值；根据钟差二项式模型参数的估计值拟合观测窗口内的钟差模型，确定观测窗口内的预测钟差序列；根据观测钟差序列和预测钟差序列得到接收机钟差模型拟合残差，根据接收机钟差模型拟合残差判断接收机是否受到时间同步攻击，若受到攻击，根据钟差攻击量的估计值对接收机当前的钟差解算值进行修正。

技术领域

本申请涉及卫星授时抗欺骗领域，特别是涉及一种基于最优估计的时间同步攻击检测与修正方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

随着科技水平的不断提高，各行业对时间同步的精度要求也变得越来越高。例如电力系统利用相位测量单元实时估算电网的状态并据此进行系统控制和电力调度，而相位测量单元非常依赖于精确的时间同步，这可由卫星导航解算或者网络时间同步协议实现。除此之外，时间同步还被广泛用于移动通信、航空管制、机器人协同控制以及基于传感器的无源定位等领域。

定位、导航与授时是全球卫星导航系统三大基本服务。卫星授时因其具有受众广、精确性好、长期稳定等特点，是目前最主要的授时方法。而授时型接收机作为实现时间同步的主要设备，它通过解算接收到的卫星导航信号来获得高精度的时间，进而为各系统提供标准的时间信号。目前，基于GPS/BDS的时间同步系统使用的是民用GPS/BDS信号，而民用卫星导航信号的信号结构是公开的，而这一点使得时间同步系统容易受到时间同步攻击。针对时间同步系统进行攻击是通过对接收机注入虚假的卫星导航信号，使得目标接收机解算得到错误的时间信息，进而使得对方重要基础设施部门的时间无法同步。时间同步攻击通常不会立刻看到效果，其造成的损失和危害是隐蔽的和持续的，所以高效的抗时间同步攻击算法是十分有必要的。

现有技术存在实时性不佳的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高算法实时性的基于最优估计的时间同步攻击检测与修正方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种基于最优估计的时间同步攻击检测与修正方法，方法包括：

获取卫星授时接收机在观测窗口内的观测钟差序列；

根据观测钟差序列和用于刻画钟差的二项式模型的系数矩阵，以钟差二项式模型参数和钟差攻击量为优化变量，以受到时间攻击时观测钟差序列和真实钟差序列的差值最小为优化目标，构建最优化模型，在约束条件下求解最优化模型，得到钟差二项式模型参数的估计值和钟差攻击量的估计值；钟差二项式模型参数包括钟漂、频漂和钟差；

根据钟差二项式模型参数的估计值拟合观测窗口内的钟差模型，根据钟差模型确定观测窗口内的预测钟差序列；

根据观测钟差序列和预测钟差序列得到接收机钟差模型拟合残差，根据接收机钟差模型拟合残差判断接收机是否受到时间同步攻击，若受到攻击，根据钟差攻击量的估计值对接收机当前的钟差解算值进行修正。

在其中一个实施例中，还包括：根据观测钟差序列和用于刻画钟差的二项式模型的系数矩阵，以钟差二项式模型参数和钟差攻击量为优化变量，以受到时间攻击时观测钟差序列和真实钟差序列的差值最小为优化目标，构建最优化模型为：

其中，；表示观测钟差序列，表示当前观测时刻，表示观测窗口长度，表示观测钟差；表示钟差攻击量的估计值；表示钟差攻击量的真实值；表示钟差二项式模型参数的估计值，其中分别表示接收机的钟漂、频漂和钟差的估计值；表示钟差二项式模型参数的真实值；表示系数矩阵；表示接收机钟漂的真实值；

在约束条件下求解最优化模型，得到钟差二项式模型参数的估计值和钟差攻击量的估计值；约束条件为。