1.一种面向电力系统授时攻击的干扰检测方法,其特征在于,所述方法包括:获取正常授时情况下时间同步装置输出的1PPS信号与基准时间源输出的1PPS信号之间的钟差;设置虚警概率、白化滤波器阶数和滑动窗口大小;根据利用正常授时情况下时间同步装置输出授时信号,计算用于预测授时信号的白化滤波器的预测模型;利用所述预测模型对下一时刻钟差进行预测,得到预测值,以及根据所述预测值与下一时刻钟差的实际值,得到正常残差值;采用滑动窗口滑动检测所述正常残差值,得到每个窗口内钟差的窗口钟差平均值,以及正常钟差平均值与正常钟差方差;根据所述虚警概率、所述窗口钟差平均值、所述正常钟差平均值与所述正常钟差方差,分别构建T检验模型与Z_score检测模型;利用所述预测模型对待测钟差数据进行预测得到待测数据预测值后,分别计算所述待测数据预测值的窗口钟差平均值、正常钟差平均值与正常钟差方差,并采用T检验模型与Z_score检测模型检测电力系统授时攻击的干扰。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据利用正常授时情况下时间同步装置输出授时信号,计算用于预测授时信号的白化滤波器的预测模型,包括:根据M阶白化滤波器与M-1阶单步预测器等价,得到:其中, 为 M -1阶最佳线性单步预测器取样响应 的系统函数,且:化简得到:进一步简化得到:其中, 表示 M 阶白化滤波器的响应, 表示 M -1阶单步预测器的响应;根据单步预测器的响应特性,获取正常授时情况下时间同步装置输出时间序列数据 ,构建设计矩阵 和目标向量 为:通过正则方程求解参数 :其中,参数 为预测模型的 M 阶白化滤波器的参数。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,利用所述预测模型对下一时刻钟差进行预测,得到预测值,以及根据所述预测值与下一时刻钟差的实际值,得到正常残差值,包括:利用所述预测模型对下一时刻钟差进行预测,得到预测值 ,根据所述预测值与下一时刻钟差的实际值,得到正常残差值为:其中, 表示正常残差值。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述虚警概率、所述窗口钟差平均值、所述正常钟差平均值与所述正常钟差方差,构建T检验模型,包括:根据所述虚警概率、所述窗口钟差平均值、所述正常钟差平均值与所述正常钟差方差,构建T检验模型为:零假设 和备择假设 :其中, T 表示 T 统计量, 为所述窗口钟差平均值的输入数据, 为所述正常钟差平均值的输入数据, 为正常钟差方差, n 为样本大小;根据自由度 df 和所述虚警概率 FA ,从 T 统计量的分布表中查找临界值 Th, 或者采用如下公式计算: 。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,根据所述虚警概率、所述窗口钟差平均值、所述正常钟差平均值与所述正常钟差方差,构建Z_score检测模型,包括:计算 Z -score分数为:根据 Z -score分数计算Z_score检测模型的上下门限为:其中, 为所述正常钟差平均值的输入数据, 为所述正常钟差方差的输入数据。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,采用T检验模型与Z_score检测模型检测电力系统授时攻击的干扰,包括:同时进行T检验和Z_score检验联合检测,若都检测出异常,则判断存在授时攻击。
7.一种面向电力系统授时攻击的干扰检测装置,其特征在于,所述装置包括:钟差数据获取模块,用于获取正常授时情况下时间同步装置输出的1PPS信号与基准时间源输出的1PPS信号之间的钟差;预测模型计算模块,用于设置虚警概率、白化滤波器阶数和滑动窗口大小;根据利用正常授时情况下时间同步装置输出授时信号,计算用于预测授时信号的白化滤波器的预测模型;正常参数计算模块,用于利用所述预测模型对下一时刻钟差进行预测,得到预测值,以及根据所述预测值与下一时刻钟差的实际值,得到正常残差值;采用滑动窗口滑动检测所述正常残差值,得到每个窗口内钟差的窗口钟差平均值,以及正常钟差平均值与正常钟差方差;检测模型构建模块,用于根据所述虚警概率、所述窗口钟差平均值、所述正常钟差平均值与所述正常钟差方差,分别构建T检验模型与Z_score检测模型;干扰检测模块,用于利用所述预测模型对待测钟差数据进行预测得到待测数据预测值后,分别计算所述待测数据预测值的窗口钟差平均值、正常钟差平均值与正常钟差方差,并采用T检验模型与Z_score检测模型检测电力系统授时攻击的干扰。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,预测模型计算模块还用于根据M阶白化滤波器与M-1阶单步预测器等价,得到:其中, 为 M -1阶最佳线性单步预测器取样响应 的系统函数,且:化简得到:进一步简化得到:其中, 表示 M 阶白化滤波器的响应, 表示 M -1阶单步预测器的响应;根据单步预测器的响应特性,获取正常授时情况下时间同步装置输出时间序列数据 ,构建设计矩阵 和目标向量 为:通过正则方程求解参数 :其中,参数 为预测模型的 M 阶白化滤波器的参数。
9.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。