關鍵的基礎設施迫切需要推斷PVT估算值的確保性,對于一般用戶而言也是如此。但是,傳統的PNT平臺沒有從多種反欺騙(A-S)技術、態勢感知(SA)信息以及其他輔助資源(例如網絡數據)提供推斷確保性的原理方法。在這里,介紹一個PNT可信度推理引擎(PNTTING),它可以根據具有嚴格語義的概率模型來評估PNT可信度。
最近,《GNSS內參》雜志,發布了一篇很有價值的文章,名為《PNT可信度引擎(PNTTING)》。這是PNT安全性方面甚為少見的成果,安全問題很重要,但是缺乏抓手。這不,抓手來了。PNTTING借鑒了統計關系學習和概率編程研究兩個社區所開發的技術。有關這些技術的背景知識,以及有關建立PNTTING的概率基礎、定義和參數的詳細信息,請讀者參閱其它引用的完整技術論文。在這里僅簡要提及兩個社區感興趣的主要概念,并迅速將其傳遞給應用,以及我們的PNT讀者最感興趣的示例。
PNTTING與PNT平臺中的PVT計算引擎一起運行。具有PNTTING功能的平臺是一種系統,該系統可促進概率推理機制,并使用這些輸入中的可信度假設來計算PVT輸入和輸出的可信度評估。可以以兩種基本方式使用此可信度推理引擎:一是PNTTING可用于評估PNT平臺提供PVT確保性的程度。這樣,PNTTING提供了具體的系統實例,可以作為實現有保證的PNT平臺的幾種可能配置的參考;二是PNTTING提供了一種新穎且具原理性的方法,可在運行時從具有不同可信度的多個來源估算確保性指標。它可以決定如何使用源,也可以推理估計的計算方式和原因。
引擎包括輸入、處理和輸出。輸入包括數據(例如,在現場使用平臺時收集的測量結果)以及由確保性模型設計人員編寫的概率模型和推理任務。推理任務描述條件概率查詢和與評估確保性有關的最大后驗(MAP)查詢,但要遵循一組概率模型。輸入的另一種類型是數據轉換程序,該程序對如何解釋原始測量(包括單位和其他相關信息)以及如何對輸出進行編碼的描述進行編碼。PNTTING處理需要一個概率計算引擎,該引擎實際上可以根據PNT平臺的任務和對各種輸入的訪問以各種實現方式實例化。最后,輸出包括后驗可信度評估以及確保性指標和PVT估計,以便向用戶報告。有關PNTTING輸入、輸出、計算、術語(例如PNT保證和相關概念)的更完整討論,可信度的含義以及概率推斷的基礎,請參考結論中提到的完整會議論文。
PNTTING可信度模型。該模型描述了觀察值與其他可能表示攻擊的變量之間的隨機關系。此外,這些模型使估計后驗分布的過程自動化,該過程可以捕獲PNT平臺表現出(或將表現出)有效行為的概率。對手參數可以對應于一個或幾個對手族,它們可以(或不可以)嘗試影響PVT平臺(例如,一個可以欺騙GPS信號以使用多個配置文件之一提取PVT解決方案的對手)。A-S和SA技術根據狀態觀察(即偽距,RF信號或映射信息)估算可能表示對抗操作的連續或離散變量。這些威脅指標表明了我們的信念,即有效的解決方案(具有精度、完好性、可用性和連續性)是(或將要)由PNT平臺提供的。由于信念是通過概率分布量化的,因此需要將其轉換為對最終平臺用戶有意義的實際連續或離散確保性估計(數字或標簽)。
從廣義上講,PNT保證定義為保護最終用戶所需的PNT所需功能的保護措施。這些保護可以由整個PNT企業提供。PVT保證是與PVT計算相關的那些保護。這些概念與網絡安全的定義相似。保證的概念是對這些保護的實現程度的度量。PVT保證的相關安全目標是精度、完好性、可用性和連續性。這些目標根據用戶及其任務而有所不同。我們將精度列為安全目標,因為某些方法的精度將體現在我們認為這些方法與其他信息融合在一起時的可信程度。就是說,PVT解決方案的精度當然是主要的有效性參數。從安全性的角度來說,完好性是指相關信息未更改(并且是真實的)。可用性和連續性適用于輸入和輸出。
結論與未來工作。這里對PNTTING體系結構的描述,只是實現PNTTING潛力的第一步,它既可用于系統評估,又可用于運營保證評估的。但是進一步的研究需要探索幾個方向:一是利用和/或創建真實的測試向量。目前缺乏用于PNT確保性的測試向量,并且需要一些示例來訓練PNT平臺的所有層。例如,文本向量可以在原始傳感器測量級別、在特征提取級別、在更高的PVT事件級別等等。PNTTING將需要根據輸入的性質進行調整,但是問題在于演示此類調整時,需要輸入數據(以及此類數據的多種選擇);二是可信度假設的建模,包括相互依賴性。PNTTING需要可信度假設模型,該模型包括有關傳感器監視器的先驗信息等。這些監視器之間的相互依賴性也需要建模,這需要與PNTTING分開的計算(使用其自身的測試數據等完成);三是探索計算的實現。在示例中使用了英國國教,并且討論了其他計算框架的可能性。在此類框架中的研究仍在進行中,PNTTING將需要不斷地重新評估可能依賴于PNT平臺的最佳方法來執行其計算;四是與現有的PNT平臺集成。PNTTING正在使用預制的測試場景進行開發,這些場景足以滿足開發甚至某些類型的系統評估的需要。但是,使用PNTTING生成運行時保證度量標準將需要與PNT平臺集成,該平臺是一種開放式體系結構,例如軟件定義的無線電。文字編輯時,點擊左側模板/圖片,就可以插入到文字中間。