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数据注入攻击下ICPS的自适应事件触发弹性控制

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 866-874页

作者：薛威峰孙子文江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 物联网技术应用教育部工程研究中心江苏无锡214122

为使工业信息物理系统(ICPS)抵御数据注入攻击,本文研究了事件触发弹性控制策略,采用自适应事件触发以减少通信资源,构建攻击估计器以降低攻击对系统性能的影响.通过H∞渐近稳定性准则推导估计器参数,采用Lyapunov-Krasovskii函数推导... 详细信息

为使工业信息物理系统(ICPS)抵御数据注入攻击,本文研究了事件触发弹性控制策略,采用自适应事件触发以减少通信资源,构建攻击估计器以降低攻击对系统性能的影响.通过H∞渐近稳定性准则推导估计器参数,采用Lyapunov-Krasovskii函数推导事件触发、数据注入攻击、网络延迟和弹性控制器之间的定量关系.以二自由度质量–弹簧–阻尼串联系统为被控对象, MATLAB仿真验证基于自适应事件触发的ICPS在数据注入攻击下的系统性能,结果表明所采取策略能保证系统的稳定性,并有效减少通信资源.

关键词： ICPS 数据注入攻击自适应事件触发弹性控制

随机Lur’e时滞网络的指数同步与脉冲控制

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控制理论与应用 2024年第1期41卷 127-135页

作者：孔纬升汤泽王艳纪志成江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 江南大学物联网应用技术教育部工程研究中心江苏无锡214122

本文研究了一类具有不对称耦合和时变时滞随机Lur’e动态网络的全局指数同步问题.为了使网络中的所有Lur’e系统达到同步,文章提出了一种实用的脉冲控制策略,利用平均脉冲间隔概念、Perron-Frobenius定理、比较原理、参数变分法和无参... 详细信息

本文研究了一类具有不对称耦合和时变时滞随机Lur’e动态网络的全局指数同步问题.为了使网络中的所有Lur’e系统达到同步,文章提出了一种实用的脉冲控制策略,利用平均脉冲间隔概念、Perron-Frobenius定理、比较原理、参数变分法和无参照系统策略,给出了保证网络实现全局指数同步的充分条件.基于脉冲信号既能促进网络群聚行为同时也可能阻碍网络同步这一事实,本文分别讨论了积极脉冲效应和消极脉冲效应作用下网络实现同步的判定方法,同时给出了不同脉冲效应作用下网络的收敛速度.提供了数值仿真证明主要结果和控制策略的有效性.

关键词：全局指数同步 Lur’e网络脉冲控制无参照系统策略比较原理

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基于弱特征增强的轻量化小目标检测方法

控制与决策 2024年第2期39卷 381-390页

作者：周葳楠吴治海张正道彭力谢林柏江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心江苏无锡214122

针对复杂背景下小目标特征经多次卷积被背景噪声淹没导致的检测精度低的问题,提出一种增强弱特征表达的一阶段轻量级小目标检测算法SA-YOLO.首先,用改进的ShuffleNetv2网络构建骨干网络,通过嵌入SE注意力模块和Inception结构,提升网络... 详细信息

针对复杂背景下小目标特征经多次卷积被背景噪声淹没导致的检测精度低的问题,提出一种增强弱特征表达的一阶段轻量级小目标检测算法SA-YOLO.首先,用改进的ShuffleNetv2网络构建骨干网络,通过嵌入SE注意力模块和Inception结构,提升网络在复杂背景下的特征提取能力,有效地抑制背景噪声,充分提取弱特征;其次,在颈部网络,采用新的特征融合模块,以含有弱特征较多的低层级特征块的空间位置信息对高层级特征进行权重调整,提高不同层级的特征融合利用率,减少小目标的特征损失;最后,在头部网络,用解耦的检测头替换原YOLO耦合的检测头,解耦分类任务和回归任务,提高弱特征的解码能力,增强小目标检测的性能.在公开数据集COCO2017上进行实验,结果表明, SA-YOLO参数量仅有1.14 M,小目标平均检测召回率ARS达到31.6%.同时,将所提出算法与近几年主流算法进行对比,结果表明,所提出算法在小目标检测方面具有较强的竞争力.

关键词：小目标检测背景噪声特征融合特征增强轻量级网络

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双源信号下多元尺度融合室内位置测算方法

仪器仪表学报 2024年第1期45卷 311-320页

作者：陈潇秦宁宁宋书林江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心无锡214122

针对大型多接入点场景的指纹定位中存在的定位点区域归属误判、离群点干扰的问题,提出一种双源信号下多元尺度融合室内位置测算方法。指纹在线定位阶段,利用PDR信号的时空信息,将定位点归属分区内的参考点数量进行扩展,缓解邻界区域误... 详细信息

针对大型多接入点场景的指纹定位中存在的定位点区域归属误判、离群点干扰的问题,提出一种双源信号下多元尺度融合室内位置测算方法。指纹在线定位阶段,利用PDR信号的时空信息,将定位点归属分区内的参考点数量进行扩展,缓解邻界区域误判带来的负效益;此外,利用多元距离与卡方距离代替传统欧氏距离,结合空间域物理距离尺度,实现多元尺度下的近邻筛选,有效克服离群点干扰;引入K值动态适配,并基于此进行Wi-Fi与PDR预定位的动态链接式融合,进一步提高定位算法的准确性。实验结果表明,在引入双源信号的相同条件下,相比其他多元尺度与动态K值算法,所提方案综合性能较优,平均定位精度优于其他算法6.6%~23.1%。

关键词：室内定位指纹定位行人航位推算加权K近邻定位

离散线性系统有限频域基于观测器的迭代学习控制

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控制与决策 2024年第5期39卷 1745-1753页

作者：邹伟沈艳霞江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心江苏无锡214122

针对一类离散线性系统,在有限频域范围内研究基于观测器的迭代学习控制问题.首先,结合二维系统理论,构建由基于观测器的状态反馈和PID型前馈学习项组成的控制器;然后,借助于广义Kalman-YakubovichPopov (KYP)引理,将闭环系统有限频域性... 详细信息

针对一类离散线性系统,在有限频域范围内研究基于观测器的迭代学习控制问题.首先,结合二维系统理论,构建由基于观测器的状态反馈和PID型前馈学习项组成的控制器;然后,借助于广义Kalman-YakubovichPopov (KYP)引理,将闭环系统有限频域性能规范转换为相应的线性矩阵不等式(LMI),进而得到控制器和观测器存在的充分条件,同时,该条件也确保闭环控制系统的稳定性和跟踪误差单调收敛性;最后,通过桁架机器人系统的仿真,验证所提出设计方法的有效性.

关键词：迭代学习控制离散线性系统有限频域范围基于观测器的状态反馈广义KYP引理

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数字社会身份管理的现状、问题及对策

中国工程科学 2024年第3期26卷 207-216页

作者：于锐邓晨赵洋陆洪波邱旭华冯思琦公安部第一研究所北京100048

当前,我国正全面迈入数字社会,对国家数字化管理能力提出新的要求。身份管理作为新时期数字中国建设和社会安全保障的重要基础支撑,直接关系到国家安全、社会安全和个人安全。本文研判了数字身份支撑数字社会管理能力发展面临的主要挑战... 详细信息

当前,我国正全面迈入数字社会,对国家数字化管理能力提出新的要求。身份管理作为新时期数字中国建设和社会安全保障的重要基础支撑,直接关系到国家安全、社会安全和个人安全。本文研判了数字身份支撑数字社会管理能力发展面临的主要挑战,剖析了数字身份管理的基本现状与面临的关键问题,提出了构建安全可靠的数字社会身份管理能力发展目标与主要任务,分析了构建中国特色数字身份体系关键技术的发展趋势。研究建议,加强顶层设计、制定实施路线图,完善相关法律法规,构建“中心化管理+分布式认证”混合架构的数字身份管理体系,强化数字身份监管能力,加强参与方规范管理,推动生态合作,积极参与全球治理,以此推动数字身份体系建设,助力数字社会管理行稳致远。

关键词：数字身份数字社会密码学技术大模型分布式数字身份

FDI攻击下的ICPS状态重构安全控制策略

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控制理论与应用 2024年

作者：任悦其孙子文江南大学物联网工程学院物联网技术应用教育部工程研究中心

为提高同时遭受执行器通道和传感器通道虚假数据注入(FDI)攻击的工业信息物理系统(ICPS)的安全性,本文研究重构FDI攻击信号和ICPS状态的安全控制策略.首先,构建由系统状态和传感器攻击信号组成的增广状态,并根据该增广状态来建立增广系... 详细信息

为提高同时遭受执行器通道和传感器通道虚假数据注入(FDI)攻击的工业信息物理系统(ICPS)的安全性,本文研究重构FDI攻击信号和ICPS状态的安全控制策略.首先,构建由系统状态和传感器攻击信号组成的增广状态,并根据该增广状态来建立增广系统.其次,在建立的增广系统基础上,设计可调比例积分观测器,用于重构系统状态、传感器FDI攻击信号和执行器FDI攻击信号.然后,通过重构的系统状态和执行器FDI攻击信号设计反馈控制器,并采用李雅普诺夫函数和有限频域H∞来分析系统满足稳定性和鲁棒性所需的条件.最后,使用垂直起降飞机的线性纵向动力学模型作为仿真对象,模拟结果验证本文所研究的控制策略可以抵御针对ICPS的FDI攻击并且保证系统稳定.

关键词：工业信息物理系统虚假数据注入攻击观测器状态重构安全控制有限频域鲁棒性

DoS攻击下多智能体ICPS的最优一致控制

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哈尔滨工业大学学报 2024年

作者：孙子文翟润华江南大学物联网工程学院物联网技术应用教育部工程研究中心

为解决由多个被控对象组成的工业信息物理系统（ICPS）在拒绝服务攻击（DoS）和不确定外界扰动下的一致性控制问题，将多智能体和ICPS相结合，并基于状态观测器和零和博弈方法，设计最优H∞一致控制器。首先，针对多个被控对象组成的ICP... 详细信息

为解决由多个被控对象组成的工业信息物理系统（ICPS）在拒绝服务攻击（DoS）和不确定外界扰动下的一致性控制问题，将多智能体和ICPS相结合，并基于状态观测器和零和博弈方法，设计最优H∞一致控制器。首先，针对多个被控对象组成的ICPS，根据智能体的信息交互特性，构建固定拓扑结构的多智能体ICPS模型。其次，考虑DoS攻击作用在传感器通道和执行器通道时系统通信信道堵塞的影响，采用状态观测器重构被堵塞的状态信息，并构建DoS攻击下基于状态观测器的多智能体ICPS模型。然后引入干扰抑制水平，并将控制器和干扰者视为零和博弈中的参与者，根据干扰抑制水平的优化目标和H∞性能条件，构建基于零和博弈的最优H∞设计框架。最后，通过对干扰抑制水平的约束，并求解满足H∞一致性的线性矩阵不等式，设计最优一致性控制器。采用4个不间断电源的控制问题作为仿真对象，Matlab仿真结果表明，相比于未对状态重构和未对参数约束的设计方法，本设计方案可使得多智能体ICPS在双通道DoS攻击下达到一致的时间更短，且具有良好的相对稳定性。

关键词：工业信息物理系统多智能体 DoS攻击零和博弈干扰抑制水平 H 一致性

随机混合系统模拟物理状态的ICPS动态风险评估

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控制理论与应用 2024年

作者：刘鹏孙子文江南大学物联网工程学院物联网技术应用教育部工程研究中心

作为工业4.0的核心要素,工业信息物理系统(ICPS)被广泛运用于配水、医疗、电网等基础领域.同时,针对ICPS的网络攻击也日益增多.为评估网络攻击给ICPS造成的风险,针对网络攻击下物理状态会发生不确定演变的情况,本文给出一种从信息域到... 详细信息

作为工业4.0的核心要素,工业信息物理系统(ICPS)被广泛运用于配水、医疗、电网等基础领域.同时,针对ICPS的网络攻击也日益增多.为评估网络攻击给ICPS造成的风险,针对网络攻击下物理状态会发生不确定演变的情况,本文给出一种从信息域到物理域的动态风险评估模型.首先,该模型使用拓展贝叶斯攻击图计算物理设施被网络攻击破坏的概率;然后,依据攻击成功概率与传感器的测量新息,采用随机混合系统模拟系统物理状态演变.最后,该模型使用灰色关联度分析法实现物理状态变化到系统风险值的转化,实现对系统风险的动态评估.使用智能配水系统作为仿真对象,模拟结果验证了所提出模型的有效性.

关键词：工业信息物理系统信息域到物理域动态风险拓展贝叶斯攻击图随机混合系统灰色关联度分析