To address PMU vulnerability against spoofing, we propose a set-valued state estimation technique known as Stochastic Reachability-based Distributed Kalman Filter (SR-DKF) that computes secure GPS timing across a network of receivers. Utilizing stochastic reachability, we estimate not only GPS time but also its stochastic reachable set, which is parameterized via probabilistic zonotope (p-Zonotope). While requiring known measurement error bounds in only non-spoofed conditions, we design a two-tier approach: We first perform measurement-level spoofing mitigation via deviation of measurement innovation from its expected p-Zonotope and second perform state-level timing risk analysis via intersection probability of estimated pZonotope with an unsafe set that violates IEEE C37.118.1a-2014 standards. We validate the proposed SR-DKF by subjecting a simulated receiver network to coordinated signal-level spoofing. We demonstrate improved GPS timing accuracy and successful spoofing mitigation via our SR-DKF. We validate the robustness of the estimated timing risk as the number of receivers is varied.


翻译:为解决聚氨酯在排泄物面前的脆弱性,我们建议采用一套定值的国家估计技术,即基于斯托卡可达性分布式卡尔曼过滤器(SR-DKF),在接收器网络中计算安全的全球定位系统时间。利用随机可达性,我们不仅估计GPS的时间,而且估计其随机可达性组,该组通过概率性zonoope(p-Zonotope)进行参数化。我们要求仅在非排泄条件下进行已知的测量误差界限,但我们设计了一种两级方法:我们首先通过测量创新偏离预期的P-Zonotope进行测量级的缓解,然后通过估计的PZonotope与违反IEEEE C.37.118.1a-2014标准的不安全组的交叉概率进行州级定时风险分析。我们验证拟议的SR-DKF,办法是将模拟接收器网络置于协调的信号级别上。我们通过SR-DKF显示改进了全球定位系统的时间准确性和成功的缓解方法。

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