全域空管运行多源异构数据安全防护与融合方法及系统技术方案

本发明专利技术公开的全域空管运行多源异构数据安全防护与融合方法，包括：构建民航空管运行数据区块链网络；在民航空管运行数据提供方将输出的数据上传空管大数据平台之前分别将数据特征值写入民航空管运行数据区块链网络，通过信用机制的共识算法，达成共识后形成区块链账本；空管大数据平台接收到数据校验指令后，利用智能合约与链上数据特征进行数据校验，经过区块链网络节点校验之后才能加入到区块链网络中；构建数据补全模型，采用数据补全模型对多源异构空管运行数据中缺失数据进行补全；采用基于矩阵分析的D

【技术实现步骤摘要】
全域空管运行多源异构数据安全防护与融合方法及系统


[0001]本专利技术涉及民航管制
，具体涉及一种全域空管运行异构数据安全防护与融合方法及系统。

技术介绍

[0002]多尺度智能态势感知技术针对复杂的民航管制运行环境和海量空管运行数据，利用数据多尺度、知识多尺度和感知多尺度来保证管制运行安全态势感知的全面性、准确性和高效性。然而，空管自动化、流量管理、场面监控等运行系统之间缺乏有效的信息共享与数据整合，数据集成化程度不高，缺乏一致性，导致管制运行协同性差，无法形成统一的多尺度态势感知资产。同时，数据资源安全防护措施薄弱，易受到攻击和篡改；数据内容存在缺失，不完整。这一问题严重阻碍了管制运行安全保障能力的提升。因此，亟需解决数据真实性、一致性和完整性问题。
[0003]传统方法利用数据库访问和数据挖掘技术，并与Chiphertext检索、同态计算等新的数据保护技术相结合方式，保护空管运行数据的真实性。或基于机器学习算法构建欺骗消息检测器实现错误消息分类，以保证数据真实性。Chiphertext检索、同态计算等新的数据保护技术相结合方法信息共享的主动性差，且安全性与数据规模成反比，且需提供高成本的信任保障，对于体量大的空管运行数据并不适用。同时，全域空管运行数据安全防护首先需固化数据特征保证不被篡改，但黑客攻击的手段更加具有多样性，因此基于机器学习算法构建欺骗消息检测器方法无法保证接收到的消息是正确的。
[0004]利用K近邻空管运行数据补全方法，或用马尔可夫蒙特卡洛对缺失数据进行填补。K近邻数据补全方法，该方法填补的数据方差较大，填补数据的可信度有待商榷；马尔可夫蒙特卡洛方法侧重于对显性模型填补，然而，基于空管运行数据的填补侧重于隐性模型的填补，在实际使用中需要优化。
[0005]利用传统D
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S证据理论解决多类数据一致性问题。空管运行数据体量大、多源且异构，导致简单使用传统D
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S证据理论会存在计算指数级增长和PC级计算负荷加重问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术实施例提供一种全域空管运行多源异构数据安全防护与融合方法及系统，采用区块链技术保真多源异构空管运行数据，提升数据的可信度，
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供的一种全域空管运行多源异构数据安全防护与融合方法，包括：
[0008]构建以多源异构空管运行数据提供方和空管大数据平台运营方为节点的民航空管运行数据区块链网络；
[0009]在数据采集过程中，在民航空管运行数据提供方将输出的数据上传空管大数据平台之前分别将数据特征值写入民航空管运行数据区块链网络，通过信用机制的共识算法，达成共识后形成区块链账本；
[0010]空管大数据平台接收到数据校验指令后，利用智能合约与链上数据特征进行数据校验，根据校验结果来验证数据的真实性，经过区块链网络节点校验之后才能加入到所述区块链网络中；
[0011]构建数据补全模型，采用数据补全模型对多源异构空管运行数据中缺失数据进行补全，得到补全后的空管运行数据；
[0012]采用基于矩阵分析的D
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S证据理论对补全后的空管运行数据进行数据融合，得到融合结果。
[0013]第二方面，本专利技术实施例提供的一种全域空管运行多源异构数据安全防护与融合系统，包括：区块链网络构建模块、信用机制共识模块、数据校验模块、数据补全模块和数据融合模块，
[0014]所述区块链网络构建模块用于构建以多源异构空管运行数据提供方和空管大数据平台运营方为节点的民航空管运行数据区块链网络；
[0015]所述信用机制共识模块用于在数据采集过程中，在民航空管运行数据提供方将输出的数据上传空管大数据平台之前分别将数据特征值写入民航空管运行数据区块链网络，通过信用机制的共识算法，达成共识后形成区块链账本；
[0016]所述数据校验模块用于空管大数据平台接收到数据校验指令后，利用智能合约与链上数据特征进行数据校验，根据校验结果来验证数据的真实性，经过区块链网络节点校验之后才能加入到所述区块链网络中；
[0017]所述数据补全模块用于构建数据补全模型，采用数据补全模型对多源异构空管运行数据中缺失数据进行补全，得到补全后的空管运行数据；
[0018]所述数据融合模块用于采用基于矩阵分析的D
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S证据理论对补全后的空管运行数据进行数据融合，得到融合结果。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术实施例提供的一种全域空管运行多源异构数据安全防护与融合方法及系统，采用区块链技术保真多源异构空管运行数据，以提升数据的可信度保障数据真实性；采用缺失数据的低秩张量补全方法进行民航空管运行数据补全，以填补缺失的数据内容，确保数据完整性；采用基于D
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S证据理论的多源数据融合方法，保障民航空管运行数据一致性，以生成统一数据资产。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0022]图1示出了本专利技术第一实施例所提供的一种全域空管运行多源异构数据安全防护与融合方法的流程图；
[0023]图2示出了本专利技术第一实施例中区块链的空管运行数据安全防护框架图；
[0024]图3示出了本专利技术第一实施例中多源异构空管运行数据完整性架构图；
[0025]图4示出了本专利技术第一实施例中多源异构空管运行数据融合框架图；
[0026]图5示出了本专利技术第二实施例所提供的一种全域空管运行多源异构数据安全防护
与融合系统的结构框图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0029]还应当理解，在此本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0030]还应当进一步理解，本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0031]如在本说明书和所附权利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全域空管运行多源异构数据安全防护与融合方法，其特征在于，包括：构建以多源异构空管运行数据提供方和空管大数据平台运营方为节点的民航空管运行数据区块链网络；在数据采集过程中，在民航空管运行数据提供方将输出的数据上传空管大数据平台之前分别将数据特征值写入民航空管运行数据区块链网络，通过信用机制的共识算法，达成共识后形成区块链账本；空管大数据平台接收到数据校验指令后，利用智能合约与链上数据特征进行数据校验，根据校验结果来验证数据的真实性，经过区块链网络节点校验之后才能加入到所述区块链网络中；构建数据补全模型，采用数据补全模型对多源异构空管运行数据中缺失数据进行补全，得到补全后的空管运行数据；采用基于矩阵分析的D
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S证据理论对补全后的空管运行数据进行数据融合，得到融合结果。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过信用机制的共识算法，达成共识后形成区块链账本具体方法包括：对民航空管运行数据区块链网络中的节点设置信用值，根据信用值形成一个共识节点集合；共识节点收到区块共识请求后，对区块中的数据进行验证，验证无误后签名并广播确认信息，若发现数据有误，则广播一个拒绝消息；若共识节点在收到一半以上的共识节点的确认消息后则表明已对该区块和数据达成共识；若共识节点在收到超过一半以上的共识节点的拒绝消息则拒绝该区块，并在共识算法中设计节点有效验证数γ、节点的有效投票数ω、节点参与度λ、历史信用影响度ε和惩罚因子θ对于共识时得到的参数集合V(γ,ω,λ,θ,ε)针对节点i信用度更新公式为：3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用智能合约与链上数据特征进行数据校验具体包括：采用椭圆曲线数字签名算法来进行数据验证。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建数据补全模型具体包括：对民航空管运行数据进行量化预处理，将预处理后的空管运行数据用于构建空管运行数据张量模型；采用多重核范数或截断核范数对空管运行数据张量模型进行优化得到优化方程；采用乘数交替方向法算法计算出优化方程的解。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用基于矩阵分析的D
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S证据理论对补全后的空管运行数据进行数据融合具体包括：根据补全后的空管运行数据创建数据基本概率分配；引入数据相似度、数据支持度、数据绝对可靠性和Gauss模糊隶属函数来优化基本概率分配；
构建基本概率分配矩阵，将矩阵中一行与另一行的转置相乘，得到融合结果。6.一种全域空管运行多源异构数据安全防护与融合系统，其特征在于，包括：区块链网络构建模块、信用机制共识模...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏朝禹，裴锡凯，杨春嵘，周自力，侯昌波，郝育松，钟建华，范丽娟，
申请(专利权)人：中国民用航空总局第二研究所，
类型：发明
国别省市：