2チャネル DoS 攻撃下でのダブルレート CPS のセキュリティコントロールの設計: SAH ベースと ASP ベースの推定技術

科学分野:

• サイバー物理システム
• 制御理論
• ネットワークセキュリティ

背景:

• デュアルレートのサイバー物理システム (CPS) は,シグナルアシンクロニーおよびサービス拒否 (DoS) 攻撃により,複雑な状態推定と制御の課題に直面しています.
• センサーからコントローラへのサイバー攻撃は システムの複雑さを悪化させ 性能を低下させます

研究 の 目的:

• DoS攻撃の下でのディスカートタイムダブルレートのCPSの状態推定とセキュリティ制御を調査する.
• 低頻度のサンプリングとDoS攻撃にもかかわらず,好ましい状態の推定を保証する堅固な推定方法を開発する.
• 性能と攻撃の回復力を保証するセキュリティ制御入力を設計する.

主な方法:

• シグナル対干渉プラスノイズ比と2チャネル確率記述に基づいた改善されたサンプリング・アンド・ホールド (SAH) 推定器.
• バーチャル・アウトプットとイテラティブ・プレディクティブ・インフォメーションを用いた代替サンプリング・プレディクション (ASP) ベースの推定方法.
• ストキャスティック安定性のための推定器とコントローラ獲得を計算するための凸の最適化分析.

主要な成果:

• SAH推定器は,低周波サンプリングおよびDoS攻撃下で好ましい状態の推定を提供します.
• 完全な状態情報を再構築することにより,ASP方法はSAHと比較して制御性能を大幅に向上させます.
• セキュリティ制御のインプットは,理想的な性能と攻撃に対する回復力を確保するように設計されています.

結論:

• 提案されたASPベースの推定方法は,DoS攻撃下で二重レートCPSの優れた制御性能を提供します.
• SAHとASPの両方の方法は,設計されたセキュリティ制御と組み合わせて,閉ループシステムでストキャスティック安定性を達成します.
• 衛星と四旋翼システムのシミュレーションは,提案された方法の有効性と比較上の利点を検証します.