[发明专利]一种具有欺骗攻击的自适应弹性跟踪控制方法及系统

说明书

本发明提供了一种具有欺骗攻击的自适应弹性跟踪控制方法，包括获取欺骗攻击前的系统状态与欺骗攻击后的系统状态的关系；根据获取的系统状态关系构建虚拟控制器和实际控制器；利用虚拟控制器和实际控制器构建自适应弹性跟踪控制器；通过自适应弹性跟踪控制器实现对目标信号的稳定跟踪；其中，利用虚拟控制器和实际控制器构建自适应弹性跟踪控制器，通过基于Nussbaum的欺骗攻击的非线性信息物理系统实现。本发明的控制方法能够保证闭环系统信号的全局有界以及跟踪误差收敛到原点的一个小区域内。

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，尤其涉及一种具有欺骗攻击的自适应弹性跟踪控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

通过网络通信信道由网络和物理组件组成，同时集成系统计算和物理能力的系统称为信息物理系统。信息物理系统能够以多种方式与人进行通信和交互，在电网或无人驾驶船舶等许多实际应用中发挥了重要作用。由于传感器之间网络连接的高度开放性，信息物理系统面临的威胁之一是系统的安全性，它更容易受到来自于控制器和执行器的攻击。因此，我们可以从现有的大多数结果中得出，网络攻击模型可以分为三种类型。一种是拒绝服务攻击，它试图阻止合法用户使用他们所需的资源，如带宽和计算资源。另一种是欺骗攻击，它通过向传感器或执行器中注入虚假信息来影响数据完整性。此外，最后一种是重播攻击，重播攻击是故意在某个时间多次重复发送或接收以前的数据。可以看出，任何类型的攻击都会对系统的安全构成严重威胁。因此，在系统遭受攻击时，如何保证系统的稳定性能已成为CPSs研究的基本问题。

迄今为止，对于基于Nussbaum技术的具有欺骗攻击的信息物理攻击系统的自适应弹性跟踪控制的研究还不多见，且存在诸多问题，如受到欺骗攻击之后的系统状态会受到破坏，而原本的系统状态是不可用的，只有被攻击后的系统状态是可获得的，而这对实现跟踪带来了极大的困难，然而，对于基于Nussbaum技术的具有虚假数据注入攻击的cps，实现跟踪控制并非易事，因为状态信息被攻击破坏，只有被破坏的状态才可用。

发明内容

本发明为了解决上述背景技术中存在的非线性信息物理系统具有未知的攻击增益以及克服系统中的有效信息被来自于执行器和传感器的数据所破坏等问题，本发明提出了一种具有欺骗攻击的自适应弹性跟踪控制方法及系统，其能够保证闭环系统信号的全局有界以及跟踪误差收敛到原点的一个小区域内。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

第一方面，提供一种具有欺骗攻击的自适应弹性跟踪控制方法，包括：

获取欺骗攻击前的系统状态与欺骗攻击后的系统状态的关系；

根据获取的系统状态关系构建虚拟控制器和实际控制器；

利用虚拟控制器和实际控制器构建自适应弹性跟踪控制器；

通过自适应弹性跟踪控制器实现对目标信号的稳定跟踪；

其中，利用虚拟控制器和实际控制器构建自适应弹性跟踪控制器，通过基于Nussbaum的欺骗攻击的非线性信息物理系统实现。

进一步地，所述获取欺骗攻击前的系统状态与欺骗攻击后的系统状态的关系，包括构建欺骗攻击后的非线性信息物理系统的模型。

进一步地，基于Nussbaum推断所述非线性信息物理系统达到全局有界的依据。

进一步地，通过引入新的坐标变换获得所述欺骗攻击前的系统状态与欺骗攻击后的系统状态的关系。

进一步地，所述构建欺骗攻击后的非线性信息物理系统的模型包括：考虑系统状态和欺骗攻击所造成的攻击增益对构建非线性信息物理系统的模型的影响。