基于HDFS跟蹤的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)

(商洛學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)院，陜西 商洛 726000)

0 引言

高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)對(duì)雷達(dá)控制的精度要求越來越高，在不斷提升雷達(dá)控制精度的同時(shí)，雷達(dá)控制系統(tǒng)的魯棒性問題也隨之而來[1]。雷達(dá)控制系統(tǒng)在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的同時(shí)，應(yīng)控制動(dòng)態(tài)特性變化盡可能小，即提升雷達(dá)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定魯棒性和性能魯棒性。目前已有相關(guān)學(xué)者對(duì)雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性的優(yōu)化做出了研究，并取得了一定的研究成果[2-3]。

文獻(xiàn)[4]提出基于加密技術(shù)的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)，其加密技術(shù)為傳輸通道加密技術(shù)，但此種加密模式只能夠保障數(shù)據(jù)傳輸過程中雷達(dá)控制系統(tǒng)的強(qiáng)魯棒性，無法保障終端的完全強(qiáng)魯棒性，若數(shù)據(jù)發(fā)生被迫解密的情況，則無法保障雷達(dá)控制系統(tǒng)的魯棒性，使系統(tǒng)處于風(fēng)險(xiǎn)之中。文獻(xiàn)[5]提出基于卡爾曼濾波器的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)。采用容積卡爾曼濾波器優(yōu)化雷達(dá)控制系統(tǒng)的魯棒性。該方法能有效提升雷達(dá)控制系統(tǒng)的魯棒性，但雷達(dá)控制系統(tǒng)的控制效率較差。

針對(duì)上述方法存在的問題，本文提出一種新型的基于HDFS跟蹤的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)，根據(jù)信息流控制語言代數(shù)形式對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理，對(duì)雷達(dá)控制系統(tǒng)進(jìn)行伺服控制，在此基礎(chǔ)上增強(qiáng)雷達(dá)控制系統(tǒng)的魯棒性。并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該技術(shù)的有效性。

1 基于HDFS跟蹤的雷達(dá)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集

本文HDFS體系選取主從結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行研究，整體體系由終端用戶、名字、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成。其關(guān)鍵數(shù)據(jù)通信道口涵蓋客戶端與名字網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接口，客戶端與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接口以及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間連接口。其整體體系圖如圖1所示。

圖1 整體體系圖

為進(jìn)一步加強(qiáng)HDFS對(duì)雷達(dá)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的追蹤與控制，選用信息流控制語言代數(shù)對(duì)雷達(dá)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。利用SALH進(jìn)行語義與語法增強(qiáng)篩選，并設(shè)置系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)成表達(dá)式e，其中，A表示控制器終端，F(xiàn)表示名字網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，K表示數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，G則為放置在名字網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的雷達(dá)控制系統(tǒng)信息，H為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)[6]。其表達(dá)式如下：

(1)

在此式中，如果最終計(jì)算結(jié)果e=0，在代表該控制器終端不具備收集此類雷達(dá)控制系統(tǒng)信息的功能，如果最終計(jì)算結(jié)果e=1，則表示該控制器終端端具備收集此類雷達(dá)控制系統(tǒng)信息的能力[7]。將結(jié)果e組成標(biāo)記格，如圖2所示。

圖2 標(biāo)記格圖

在標(biāo)記格中，具備基礎(chǔ)標(biāo)記類型以及標(biāo)記值域，其中標(biāo)記值域?yàn)閿?shù)量乘積格，并與基礎(chǔ)表及類型相匹配。其頂部元素值為空值，底部元素值為任意值。將Q作為控制器接收能力，Q由不同的結(jié)果e組成，若結(jié)果e=1，則表示該控制器具備接收此類控制數(shù)據(jù)的能力，若結(jié)果e=0，則表示該控制器不具備接收此類控制數(shù)據(jù)的能力。

進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的加密能力，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)分析密鑰標(biāo)記的具體位置，由此確定數(shù)據(jù)密文標(biāo)記的位置，從而排除標(biāo)準(zhǔn)范圍之外的數(shù)據(jù)因素影響，將channel作為連接通道的連接線，尋找最適合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存在的通道口，根據(jù)所顯示的動(dòng)作或任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)指令的執(zhí)行?！?”代表動(dòng)作或任務(wù)共同執(zhí)行，“+”代表動(dòng)作或任務(wù)選擇性目的執(zhí)行[8]。將獲取的動(dòng)作在字節(jié)名上進(jìn)行數(shù)據(jù)文檔的創(chuàng)建，并按照相關(guān)指令對(duì)文檔進(jìn)行打開操作，接著通過客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取操作，將讀取的數(shù)據(jù)沿?cái)?shù)據(jù)通道進(jìn)行傳輸，根據(jù)SALH語義與語法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)基本收集操作，在用戶界面的名字網(wǎng)絡(luò)字節(jié)設(shè)置文檔及目錄選擇目錄選擇內(nèi)容主要包含文檔及選擇目錄路徑[9]。

首先，依據(jù)SALH語義與語法規(guī)則，以可讀文檔為主體，在接口通道中進(jìn)行文檔發(fā)送的請(qǐng)求，并依照既定順序進(jìn)行文檔數(shù)據(jù)模塊的收集與存儲(chǔ)，在請(qǐng)求發(fā)出之后，在原通信道口接收整體數(shù)據(jù)，并返回至系統(tǒng)原始狀態(tài)。按照信息數(shù)據(jù)判別能否正確打開數(shù)據(jù)收集操作系統(tǒng)，如果能夠正確打開，則將允許數(shù)據(jù)按照原始通道返回至初始數(shù)值，如果不能正確打開，則數(shù)據(jù)無法進(jìn)行返回操作。數(shù)據(jù)收集讀取圖如圖2所示。

圖3 數(shù)據(jù)收集讀取圖

在經(jīng)過數(shù)據(jù)程序化加密后，對(duì)符合條件的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中收集，獲得的收集過程可形式化描述如下:CD(C,S)channelCN.declassify(S，B,κ)→(C,S)。此時(shí)，整體系統(tǒng)的可形式化描述為：SYSTC(C，S)| N(N，κ)| D(B，κ)。

2 雷達(dá)控制系統(tǒng)伺服控制

在采集到所需數(shù)據(jù)后，需要依據(jù)所采集的數(shù)據(jù)樣本進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)雷達(dá)控制系統(tǒng)伺服控制。將采集的數(shù)據(jù)樣本設(shè)置標(biāo)簽并復(fù)制，利用標(biāo)簽隨數(shù)據(jù)傳播的原理對(duì)數(shù)據(jù)樣本追蹤控制，將條件數(shù)據(jù)控制在安全范圍內(nèi)，本文標(biāo)簽通過互斥，實(shí)現(xiàn)最小值特權(quán)與職責(zé)分離，在制定系統(tǒng)最小值時(shí)，只分配主體數(shù)據(jù)標(biāo)簽相對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)標(biāo)簽，在制定系統(tǒng)職責(zé)分離原則時(shí)，分配給不同主體數(shù)據(jù)標(biāo)簽不同的基礎(chǔ)標(biāo)簽，并進(jìn)一步進(jìn)行集中數(shù)據(jù)操作[10-12]。

本文集中數(shù)據(jù)所需的元素與規(guī)則要素如圖4所示。

圖4 元素與規(guī)則要素圖

由圖4可知，集中數(shù)據(jù)控制包含進(jìn)程操作、數(shù)據(jù)集中、信息標(biāo)記以及整體操作共4個(gè)元素以及數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)收發(fā)規(guī)則、數(shù)據(jù)信息創(chuàng)建規(guī)則與標(biāo)記標(biāo)簽傳播規(guī)則三個(gè)規(guī)則要素。其中，規(guī)則要素操控步驟如下：

1)數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)收發(fā)規(guī)則:分析運(yùn)行中的進(jìn)程數(shù)據(jù)的收發(fā)過程，其中發(fā)送數(shù)據(jù)所需滿足的發(fā)生條件設(shè)置為：在所發(fā)送數(shù)據(jù)的全部標(biāo)簽標(biāo)記信號(hào)與進(jìn)程的發(fā)送性能標(biāo)簽，標(biāo)記滿足偏離順序關(guān)系。

2)數(shù)據(jù)信息創(chuàng)建規(guī)則:經(jīng)過數(shù)據(jù)復(fù)制方式對(duì)初始進(jìn)程進(jìn)行復(fù)制，并將復(fù)制后的進(jìn)程放置到下一進(jìn)程中，后一進(jìn)程的伺服標(biāo)簽標(biāo)記完全繼承前一進(jìn)程的伺服標(biāo)簽標(biāo)記，并經(jīng)由fork創(chuàng)建進(jìn)程來查詢數(shù)據(jù)是否可以利用新規(guī)則標(biāo)簽標(biāo)記新式進(jìn)程。并采用執(zhí)行模式進(jìn)程對(duì)后一進(jìn)程進(jìn)行標(biāo)記操作，以數(shù)據(jù)策略文檔屬性決定數(shù)據(jù)進(jìn)程屬性，通過exe對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加載，在執(zhí)行特定的二進(jìn)制指令之后，可使用此種規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的創(chuàng)建，并為下一步驟提供新進(jìn)程的系統(tǒng)標(biāo)簽標(biāo)記。

3)標(biāo)記標(biāo)簽傳播規(guī)則:數(shù)據(jù)由C通道口向D通道口，在數(shù)據(jù)通的過程中，數(shù)據(jù)的標(biāo)簽標(biāo)記將隨之及時(shí)更新信息。本文的標(biāo)簽標(biāo)記傳播分為兩種情形：

(1)數(shù)據(jù)在傳播進(jìn)程中進(jìn)行內(nèi)部標(biāo)簽標(biāo)記傳播。若程序指令的初始賦予數(shù)值c=d，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)c向數(shù)據(jù)b，此時(shí)應(yīng)將數(shù)據(jù)b中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更新，并進(jìn)行最終傳播過程操作。

(2)數(shù)據(jù)在傳播進(jìn)程中進(jìn)行通信間的產(chǎn)生標(biāo)記標(biāo)簽傳播。若數(shù)據(jù)c向數(shù)據(jù)d經(jīng)過套文接字進(jìn)行了數(shù)據(jù)發(fā)送操作，則數(shù)據(jù)d在接受信息并存儲(chǔ)后會(huì)將本數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更新處理，實(shí)現(xiàn)整體數(shù)據(jù)的標(biāo)記標(biāo)簽傳播。

在實(shí)現(xiàn)規(guī)則要素操作后，即完成對(duì)雷達(dá)控制系統(tǒng)的伺服控制。

3 雷達(dá)控制系統(tǒng)性能魯棒性增強(qiáng)技術(shù)

在實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)控制系統(tǒng)伺服控制后，進(jìn)行雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)操作。與原有的VMI、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)污點(diǎn)追蹤技術(shù)以及虛擬機(jī)自行處理技術(shù)相結(jié)合，本文在HDFS跟蹤狀況下，提供數(shù)據(jù)所需指令級(jí)別評(píng)估以及高程度信息通信追蹤控制機(jī)制。在虛擬機(jī)操控系統(tǒng)內(nèi)部提供雷達(dá)控制系統(tǒng)信息通信數(shù)據(jù)字節(jié)差異比較系統(tǒng)，并從使用者角度分析操作系統(tǒng)合理性，如圖5所示。

圖5 雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)圖

首先，對(duì)相應(yīng)客戶程序運(yùn)行中的數(shù)據(jù)進(jìn)行魯棒性控制檢驗(yàn)，檢測其是否符合強(qiáng)魯棒性標(biāo)準(zhǔn)，若不符合，則將數(shù)據(jù)返回至原始系統(tǒng)中，若符合，則進(jìn)行下一步的處理。經(jīng)由判別后的數(shù)據(jù)將自動(dòng)歸為可執(zhí)行數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)建立安全插件，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)魯棒性增強(qiáng)，測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)的異常狀況，并將檢測后的結(jié)果執(zhí)行審計(jì)操作，防止惡意破壞與侵?jǐn)_。保證系統(tǒng)處于合理狀態(tài)，在Ubuntu9的環(huán)境下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行程序機(jī)密配置，并檢測輸入數(shù)據(jù)中污點(diǎn)數(shù)據(jù)存在的可能性，向回調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)信息記錄，監(jiān)測其動(dòng)狀況并記錄，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)入get程序中時(shí)，依據(jù)策略數(shù)據(jù)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，判斷該數(shù)據(jù)信息是否為非法，并利用exe程序打開測試數(shù)據(jù)文檔，將符合的結(jié)果保存至數(shù)據(jù)通道中，以保證魯棒性增強(qiáng)的完整性。經(jīng)由此上一系列處理，完成最終的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)操作。

4 實(shí)驗(yàn)研究

4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

為了檢測所提基于HDFS跟蹤的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)的增強(qiáng)效果，與傳統(tǒng)雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4.2 雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)模型建立

針對(duì)雷達(dá)控制系統(tǒng)信息的龐雜性與數(shù)據(jù)魯棒性增強(qiáng)的特殊性，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)分析，并構(gòu)建雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)模型，如圖6所示。

圖6 雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)模型

根據(jù)上述雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)模型，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定，如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)表

4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)上述雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，將本文基于HDFS跟蹤的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)的數(shù)據(jù)魯棒性增強(qiáng)效果與文獻(xiàn)[4]方法進(jìn)行比較，得到的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性與控制效率對(duì)比圖如圖7所示。

圖7 雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性對(duì)比圖

對(duì)比圖7可知，在相同的參數(shù)條件下，本文雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性更強(qiáng)，造成此種現(xiàn)象的原因在于本文技術(shù)采用FALH語法與語義識(shí)別技術(shù)，在數(shù)據(jù)收集的同時(shí)對(duì)雷達(dá)控制系數(shù)據(jù)統(tǒng)進(jìn)行篩選識(shí)別處理，減少數(shù)據(jù)中的干擾數(shù)據(jù)影響，過濾風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的整體魯棒性性，從而進(jìn)一步提高了雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性。而文獻(xiàn)[4]提出的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)不具備此檢測功能，無法在龐雜的雷達(dá)控制系統(tǒng)中進(jìn)行細(xì)致化篩選，對(duì)數(shù)據(jù)的初始處理效果較差，進(jìn)而導(dǎo)致其雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性較差。經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，不難看出本文基于HDFS跟蹤的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)，具有一定的可行性，能抵干擾，增強(qiáng)整體數(shù)據(jù)的魯棒性。

圖8 控制效率對(duì)比圖

對(duì)比圖8可知，在實(shí)驗(yàn)時(shí)間為10 s時(shí)，所提基于HDFS跟蹤的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)的控制效率為62%，而文獻(xiàn)[4]提出的魯棒性增強(qiáng)技術(shù)的控制效率為24%。在實(shí)驗(yàn)時(shí)間為20 s時(shí)，所提技術(shù)的控制效率為70%，而文獻(xiàn)[4]技術(shù)的控制效率為38%。造成此種差異的原因在于本文技術(shù)選取SQL注入模式，將數(shù)據(jù)在傳輸過程中進(jìn)行注入清理，減少不必要數(shù)據(jù)的影響，進(jìn)一步降低工作系統(tǒng)的工作時(shí)間，進(jìn)而提高本文技術(shù)的控制效率。

在此后的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的不斷提高，本文技術(shù)的雷達(dá)控制系統(tǒng)控制效率不斷提高，且一直位于傳統(tǒng)技術(shù)的之上，此種現(xiàn)象成因?yàn)楸疚倪x用冷路徑檢測，能夠提高路徑檢測效率，并在控制數(shù)據(jù)運(yùn)輸過程中保證數(shù)據(jù)的純潔性，減少其他風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)的輸入概率，選取二進(jìn)制模式，簡便運(yùn)算方法，降低系統(tǒng)運(yùn)算時(shí)間，利用數(shù)據(jù)降冪規(guī)則，減少復(fù)雜數(shù)據(jù)量，channel信道的連接進(jìn)一步縮短了數(shù)據(jù)傳輸距離，減少傳輸損耗，進(jìn)而提高了整體技術(shù)的控制效率。而傳統(tǒng)技術(shù)不具備此些性能，無法較好地解決數(shù)控制效率提高的問題。

經(jīng)過以上對(duì)比分析可知，本文基于HDFS跟蹤的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)的魯棒性與控制效率高于傳統(tǒng)雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)，在一定程度上簡化了數(shù)據(jù)運(yùn)算過程，提高了系統(tǒng)的整體測試識(shí)別性能，降低風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)干擾率，減少數(shù)據(jù)傳輸損耗，具有更高的技術(shù)效能，同時(shí)擁有著更高的可推廣性。

5 結(jié)束語

本文在傳統(tǒng)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上研究了一種新式基于HDFS跟蹤的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)技術(shù)，首先進(jìn)行雷達(dá)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集，利用信息流控制代數(shù)語言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選處理，選擇適合本文技術(shù)的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高了處理系統(tǒng)在初次處理中的效率，并為下一步中的雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性控制做了鋪墊。在雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性控制中，采用SQL注入攻擊，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行注入清理，減少數(shù)據(jù)在傳輸過程中的不必要損耗，進(jìn)而增強(qiáng)本文技術(shù)的數(shù)據(jù)魯棒性。最后進(jìn)行雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性增強(qiáng)，在魯棒性控制的基礎(chǔ)上利用動(dòng)作語言編寫，提高數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理能力，實(shí)現(xiàn)本文數(shù)據(jù)魯棒性增強(qiáng)效果的提升。

相較于傳統(tǒng)技術(shù)，本文技術(shù)在較大程度上降低了風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)的干擾程度，簡化系統(tǒng)運(yùn)作過程，進(jìn)一步提高雷達(dá)控制系統(tǒng)魯棒性，選擇多模式處理方法，為數(shù)據(jù)魯棒性的增強(qiáng)提供更多選擇，處理時(shí)間較短，并提高了控制效率。