Diseño de control de seguridad para CPS de doble tasa bajo ataques DoS de dos canales: técnicas de estimación basadas...

Área de la Ciencia:

• Sistemas ciberfísicos
• Teoría de control
• Seguridad de la red

Sus antecedentes:

• Los sistemas ciberfísicos de doble tasa (CPS) se enfrentan a desafíos complejos de estimación y control de estado debido a la asíncronia de la señal y los ataques de denegación de servicio (DoS).
• Los ataques cibernéticos en los canales de sensor a controlador exacerban la complejidad del sistema, degradando el rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Investigar la estimación del estado y el control de seguridad para los CPS de doble tasa de tiempo discreto bajo ataques de DoS.
• Desarrollar métodos de estimación sólidos que garanticen estimaciones de estado favorables a pesar del muestreo de baja frecuencia y los ataques de DoS.
• Diseñar entradas de control de seguridad que garanticen el rendimiento y la resistencia a los ataques.

Principales métodos:

• Un estimador mejorado de muestreo y retención (SAH, por sus siglas en inglés) basado en la relación señal/interferencia más ruido y en descripciones de probabilidad de dos canales.
• Un método de estimación basado en la predicción por muestreo alternativo (ASP, por sus siglas en inglés) que utiliza salidas virtuales e información predictiva iterativa.
• Análisis de optimización convexa para calcular las ganancias del estimador y del controlador para la estabilidad estocástica.

Principales resultados:

• El estimador SAH proporciona estimaciones de estado favorables bajo muestreo de baja frecuencia y ataques DoS.
• El método ASP mejora significativamente el rendimiento del control en comparación con el SAH al reconstruir la información completa del estado.
• Las entradas de control de seguridad están diseñadas para garantizar un rendimiento ideal y una resistencia a los ataques.

Conclusiones:

• El método de estimación propuesto basado en ASP ofrece un rendimiento de control superior para los CPS de doble tasa bajo ataques de DoS.
• Tanto los métodos SAH como ASP, junto con los controles de seguridad diseñados, logran estabilidad estocástica en sistemas de circuito cerrado.
• Las simulaciones en sistemas de satélite y cuadrotores validan la eficacia y las ventajas comparativas de los métodos propuestos.