[发明专利]一种基于电磁侧信道的PLC异常检测方法

权利要求书

1.一种基于电磁侧信道的PLC异常检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：将磁传感器模块放置于PLC电源线上端，测量PLC在运行状态下的电磁场强度数据并使用数据采集卡采集磁传感器读数获得时间序列样本和磁传感器数据样本；

步骤2：对接收到的时间序列样本和磁传感器数据样本进行数据处理和建模分析，首先对磁传感器数据样本按照每N个数据为一组，计算第n组数据的磁场强度变化量M(n)，对磁场强度变化量M(n)与时间t(n)的关系进行建模，M(n)＝S(n)*t(n)+e(n)；其中，S(n)为磁场强度变化率，e(n)为误差项；

步骤3：使用递推最小二乘算法计算磁场强度变化率S(n)；

步骤4：使用累积和算法对误差e进一步处理，并定义累积和的检测阈值，实现对PLC异常工作状态检测。

2.根据权利要求1所述的基于电磁侧信道的PLC异常检测方法，其特征在于，所述的步骤1具体包括如下：

步骤1.1：将磁传感器模块固定放置于PLC电源线上端，使传感器模块靠近但不紧贴电源线，传感器模块与电源线之间的距离为l；

步骤1.2：将磁传感器模拟信号输出端与数据采集卡的模拟信号输入端相连，运行数据采集卡采集磁传感器测量数据，采样率为f，采样周期记作t；

步骤1.3：采集卡与上位机相连，将采集得到的时间序列样本和磁传感器数据样本实时发送给上位机进行处理，采集卡运行时间T后，得到时间序列样本T＝{t，2t，3t，4t，...，it，...，nt}，磁传感器数据样本D＝{d₁，d₂，d₃，d₄，...，d_i，...，d_n}，其中第i个采样点的时刻为it，磁传感器数据为d_i。

3.根据权利要求1所述的基于电磁侧信道的PLC异常检测方法，其特征在于，所述的步骤2具体包括如下：

步骤2.1：对接收到的时间序列样本和磁传感器数据样本进行数据处理，每N个数据为一组计算磁场强度变化量为n表示第n组，第n组共有n*N个数据用于计算；

步骤2.2：若第k组数据中长时间没有收到新数据，且收到的数据有M个，M＜N，则通过线性插针法补充(N-M)个数据，计算磁场强度变化量为

步骤2.3：定义磁场强度变化率为S表征单位时间PLC磁场强度的变化特征，对于正常工作状态下的同一个PLC，磁场强度变化率S是一个常量，不同PLC设备，磁场强度变化率S不同；则磁场强度变化量M(n)与时间t(n)的关系建模表示为M(n)＝S(n)*t(n)+e(n)，其中每N个数据计算一次磁场强度变化量M、变化率S、时间t和误差e。

4.根据权利要求1所述的基于电磁侧信道的PLC异常检测方法，其特征在于，所述的步骤3具体包括如下：

步骤3.1：计算第n组数据磁场强度变化量变化为

步骤3.2：计算误差项e(n)＝M(n)-S(n-1)*t(n)；

步骤3.3：计算增益矢量其中λ为遗忘因子，用于评估数据对当前模型的影响，使得越往后数据影响越大，设置为0.995；

步骤3.4：计算协方差

步骤3.5：计算得到并更新磁场强度变化率S(n)＝S(n-1)-G(n)*e(n)；

步骤3.6：当PLC处于正常工作状态时，磁场强度变化率S趋近于常量，误差e的均值趋近于0；当PLC工作状态异常时，磁场强度变化率S发生明显突变(S(n)-S(n-1))＞0.5，误差e的均值趋近于一个非0的数值。