[发明专利]一种基于时序监控的无人飞行器安全防护方法

说明书

本发明公开了一种基于时序监控的无人飞行器安全防护方法，其步骤为：S1、定义DT‑MTL；定义对安全威胁相关性质进行描述的时序逻辑DT‑MTL，用以体现威胁检测所需的时序、实时、参数化特征；S2、设计UAS‑DL，用以将时序逻辑公式与系统事件、状态进行映射的监控规约语言UAS‑DL；S3、生成监控代码，用来根据监控规约生成相应的安全威胁监控器，基于交错自动机将DT‑MTL性质转换为自动机形式的监控器，然后生成相应的监控代码；S4、提取日志并输入监控器；S5、进行贝叶斯诊断。本发明具有原理简单、易实现和推广、监控器实时性好、可靠性好等优点。

技术领域

本发明主要涉及到无人机领域，特指一种基于时序监控的无人飞行器安全防护方法。

背景技术

随着无人飞行系统(Unmanned Aerial Systems，UAS)包括无人机、无人浮空器、跨介质无人飞行器等各类飞行平台以及相关任务设备、信息传输设备及地面配套设备，可以自主感知、自主决策、相互协同执行任务，具有“平台无人、系统有人”的属性和自主程度高、非接触、零伤亡、可长时间工作的特点，在军事和民用领域中具有广阔的应用发展前景。软件在无人飞行系统中发挥着核心控制作用，软件中存在的缺陷或软件系统的设计考虑不够全面、健壮，将会给无人系统的保密安全性(Security)和可靠安全性(Safety)带来极大威胁，例如被外部通过各种攻击方式进行诱导、劫持，或者因软硬件缺陷引发异常而导致任务失败甚至坠毁。

尽管无人飞行系统的相关技术不断发展，但其安全威胁检测和防护技术还远不能达到人们的要求。现有无人机系统必须依靠数据通信来完成任务，通信信号易受到外界电磁环境的影响，在最近的几场局部战争中时常出现无人机被干扰坠毁或是诱骗的案例。例如2011年，伊朗军方就用GPS诱骗的方法成功捕获了美军隐形无人侦察机RQ-170。不光如此，由无人机驾驶员本身误操作导致无人机坠毁的事件也时有发生。人们一方面加强无人飞行器控制系统中软硬件设计方法研究，另一方面也认识到在系统运行时提供有效的机制从而能及时发现可能的安全威胁非常重要，必须要研究无人飞行系统的运行时安全保证方法。例如美国航空航天局(NASA)已开始针对UAS的安全保证，采用运行时验证(RuntimeVerification，RV)技术对系统运行过程中出现的安全问题进行检测，并在美军龙眼(Drangon Eye)无人机上进行了试验应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、易实现和推广、监控器实时性好、可靠性好的基于时序监控的无人飞行器安全防护方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于时序监控的无人飞行器安全防护方法，其步骤为：

S1、定义DT-MTL；定义对安全威胁相关性质进行描述的时序逻辑DT-MTL，用以体现威胁检测所需的时序、实时、参数化特征；

S2、设计UAS-DL，用以将时序逻辑公式与系统事件、状态进行映射的监控规约语言UAS-DL；

S3、生成监控代码，用来根据监控规约生成相应的安全威胁监控器，基于交错自动机将DT-MTL性质转换为自动机形式的监控器，然后生成相应的监控代码；

S4、提取日志并输入监控器；

S5、进行贝叶斯诊断。

作为本发明的进一步改进：所述步骤S1的具体步骤为：

S1011、将MTL通过离散化获得的子集，它的时间区间为离散化的数值，转化为整数运算，定义时间区间J＝[t，t′]，其中t，

S1012、定义DT-MTL语法，设AP为原子命题集合，则DT-MTL合式公式，归纳定义如下：

定义如下派生时序算子：