15995

15995

مقابله با اختلال فريب در گيرنده GPS مبتني بر شبكه عصبي

كارشناسي ارشد

مخابرات امن

ارديبهشت 1395

ارديبهشت 1395

دكتر سيد محمدرضا موسوي ميركلائي

برق

چكيده فريب GPS تلاشي براي گمراه كردن گيرنده GPS با انتشار سيگنال‌هاي جعلي است. ساختار سيگنال فريب شبيه به سيگنال‌هاي معتبر ماهواره‌هاي GPS و كمي قوي‌تر از آن‌ها است و گيرنده را وادار به موقعيتيابي اشتباه ميكند. شبكه‌هاي عصبي، روش‌ محاسباتي نويني براي‌ يادگيري ماشين و سپس اعمال دانش به‌دست‌آمده در جهت پيش‌بيني پاسخ‌ خروجي سامانه‌هاي پيچيده هستند. الگوريتم پيشنهادي شاخصهاي فاز ابتدايي و انتهايي، دلتا و سطح كل سيگنال را به‌عنوان وروديهاي شبكه عصبي چندلايه اعمال كرده تا سيگنال فريب را در حلقه رديابي گيرنده GPS شناسايي كند. سيگنال¬هاي فريب و معتبر الگوي آماري متفاوتي در شاخص¬هاي نامبرده دارند و شبكه عصبي اين تفاوت¬ را تشخيص مي¬دهد. شبكه عصبي با خطاي كمتري نسبت به روشهاي پيشين سيگنالها تشخيص مي¬دهد، زيرا ميتواند چندين روش را به‌طور هم‌زمان بكار گيرد. اين الگوريتم بر روي گيرنده نرم‌افزاري GPS در نرم‌افزار Matlab با داده‌هاي واقعي و نرم‌افزاري آزموده شده است و كمترين دقت به‌دست آمده از شبيه¬سازي گيرنده نرم¬افزاري مبتني بر شبكه عصبي، دقت 75/98 درصدي در تشخيص صحيح سيگنال فريب از سيگنال معتبر مي¬باشد. همچنين زمان تشخيص سيگنال فريب در ساختار بهينه شبكه عصبي كمتر از 0.5 ثانيه است. رويكرد پيشنهادي پس از تشخيص فريب به‌طور ميانگين 21/77 درصد توانايي كاهش اثر مخرب فريب را دارد. استفاده از سامانه‌هاي هوشمند يك گام نوين در تشخيص فريب در گيرنده GPS محسوب مي‌شود. رويكرد پيشنهادي دوم مبتني بر الگوريتمي هوشمند و پويا با تمركز بر روي وجه تمايز سيگنال‌هاي معتبر و جعلي مطرح‌شده است. با ايده گرفتن از رقابت سيگنال جعلي و معتبر براي تسخير پيك همبستگي گيرنده GPS روشي مبتني بر الگوريتم رقابت استعماري ارائه گرديد. در روش پيشنهادي ابتدا به هر نمونه سيگنال دريافتي، يك بردار ويژگي از مشخصه-هاي تابع همبستگي، فاز و خطاي بردار بيت داده ناوبري اختصاص داده مي‌شود. اين ويژگيها، متمايزكننده ماهيت سيگنال ميباشند. هميشه فرض بر حضور فريب شده و دو امپراطوري سيگنال بر اساس نمونه سيگنالهاي دريافتي تشكيل‌شده و با يكديگر رقابت ميكنند. هنگامي‌كه سيگنال فريب سعي كند حلقه رديابي را در اختيار بگيرد، باعث انحراف مقادير ويژگيها ميشود؛ بنابراين قدرت امپراطوري سيگنال فريب افزايش مييابد تا حدي كه برابر يا بيشتر از امپراطوري سيگنال معتبر مي‌شود و حضور سيگنال فريب آشكار ميشود. در شبيهسازيهاي صورت گرفته بر دادههاي واقعي اين الگوريتم به‌طور متوسط با احتمال7/99 درصد به‌درستي حمله فريب را تشخيص داده است. همانند رويكرد اول به‌طور ميانگين 21/77 درصد توانايي كاهش اثر مخرب فريب را دارد. واژه‌هاي كليدي: آشكارسازي و كاهش فريب، شبكه عصبي مصنوعي، الگوريتم رقابت استعماري بهبوديافته، تشخيص سيگنال جعلي.