利用扩展卡尔曼动态编码的智慧航道系统船舶定位安全保护

来源：电子与信息学报杂志2026年第4期北京时间：

作者：唐风建, 闫霞, 孙泽仪, 朱钊伟, 杨文

单位：1.长江上海航道处 上海 2000112.华东理工大学信息科学与工程学院 上海 2002373.江苏国信靖江发电有限公司 泰州 214500

摘要：随着智能航运系统的快速发展，船舶定位数据在无线传输过程中面临严重的隐私泄露风险。传统隐私保护方法如差分隐私和同态加密存在数据失真、计算开销大或依赖高成本通信链路等问题，难以在保证数据完整性的同时实现高效防护。本文针对船舶稳定系统的特点，提出一种基于时间扰动增强的动态编码方案。该方案结合扩展卡尔曼滤波(EKF)，在编码过程中引入不稳定的时间扰动项，利用接收方对发送方发出的信息进行确认这一机制(ACK反馈)实现参考时间同步，并利用共享随机种子独立生成同步的扰动项。理论分析与仿真实验表明，该方案能够在合法接收方实现近乎零精度损失的状态估计的同时，使窃听者在单次丢包后解码误差随时间呈指数增长趋势，有效阻断单通道与多通道窃听攻击。方案采用共享随机种子同步机制，避免了复杂的密钥管理，显著降低了通信与计算开销，适用于资源受限的海上无线传感器网络环境，为船舶安全定位提供了有效保障。

关键词：隐私保护, 船舶定位, 扩展卡尔曼滤波, 动态编码, 分布式估计

基金资助：国家重点研发计划(2023YFF1204805)，国家自然科学基金重点项目(62336005)