信息物理系统中针对状态估计的攻击调度问题

发布时间：2023-12-24 16:04

　　近年来,信息物理系统(Cyber-Physical System,简称CPS)的安全问题引起了社会各界的广泛关注。在CPS中,网络威胁以多种方式出现并对系统运行造成重大破坏。在无线CPS中,攻击者可以通过信道拥塞来阻断通信数据的传输,导致所谓的拥塞攻击。此外,通过无线信道进行远程状态估计是无线CPS的一个典型应用。目前大多数文献都是在单个传感器和单信道情况下,研究系统状态估计和安全问题。对多传感器多信道且每个通信信道都有可能被拥塞攻击干扰的情况,研究系统的状态估计和攻击调度问题是CPS中的一项十分有意义且急需进行的工作。本文首先对于两个传感器系统的情况,研究了在攻击者能量受限条件下的最优离线节能拥塞攻击调度问题,并将得到的结果推广到多信道多传感器的情况。其次,对于每个传感器只能观测到系统部分状态的情况,研究两个传感器的最优离线拥塞攻击调度问题,利用系统状态的本地估计提出了一种基于远程估计的稳定状态估计算法。再次,基于信道的信干噪比(signal-to-interference-plus-noise ratio,简称SINR),在能量受限的DoS攻击下,考虑针对无线CPS的远程状态估计的...

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 信息物理系统技术及其应用
        1.1.2 信息物理系统的安全威胁
    1.2 研究现状
        1.2.1 信息物理系统中网络安全威胁的特性及其数学模型
        1.2.2 信息物理系统中针对远程状态估计的安全问题研究
    1.3 本文研究工作的动机和主要内容
        1.3.1 本文研究工作的动机
        1.3.2 本文主要研究工作
第二章 信息物理系统中能量约束下最优离线拥塞攻击调度
    2.1 引言
    2.2 最优攻击调度问题构建
        2.2.1 系统模型与观测模型
        2.2.2 拥塞攻击模型
        2.2.3 最优攻击调度问题描述
    2.3 能量约束下针对远程状态估计的最优离线拥塞攻击调度
    2.4 多系统多信道下最优离线攻击调度算法与分析
    2.5 仿真结果
    2.6 本章小结
第三章 信息物理系统中针对可观性约束的最优离线拥塞攻击调度
    3.1 引言
    3.2 可观性约束下最优拥塞攻击调度问题构建
        3.2.1 系统模型与观测模型
        3.2.2 拥塞攻击模型
        3.2.3 可观性约束下针对拥塞攻击的状态估计
        3.2.4 可观性约束下最优攻击调度问题描述
    3.3 可观性约束下针对远程状态估计的最优离线拥塞攻击调度
    3.4 系统状态可观情况下最优离线拥塞攻击调度
    3.5 仿真结果
    3.6 本章小结
第四章 信息物理系统中基于信干噪比的最优在线DoS攻击能量分配
    4.1 引言
    4.2 最优攻击能量分配问题构建
        4.2.1 系统模型与观测模型
        4.2.2 DoS攻击下基于SINR的无线通信模型
        4.2.3 最优攻击能量分配问题描述
    4.3 针对远程状态估计的基于SINR的最优在线攻击能量分配
        4.3.1 MDP构建
        4.3.2 最优策略的结构性结果
    4.4 仿真结果
    4.5 本章小结
第五章 信息物理系统中针对能量采集传感器的最优在线传输能量分配
    5.1 引言
    5.2 最优传输能量分配问题构建
        5.2.1 系统模型与观测模型
        5.2.2 基于信噪比的无线通信模型与能量采集传感器
        5.2.3 最优传输能量分配问题描述
    5.3 针对远程状态估计的最优在线传输能量分配
        5.3.1 MDP构建
        5.3.2 最优策略的结构性结果
    5.4 仿真结果
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者攻读博士学位期间的研究成果



本文编号：3874847