[发明专利]基于互联CPS考虑攻击信号和未知扰动的攻击检测方法

说明书

本发明涉及一种基于互联CPS考虑攻击信号和未知扰动的攻击检测方法，包括：建立用于描述互联信息物理系统的关系模型与连接拓扑图，其中，关系模型中每个子系统均存在随机噪声信号和攻击信号；根据关系模型，对CPS中的传感器设置鲁棒观测器，使用H_‑和混合L₂‑L_∞/H_∞性能并设置最优参数计算增益矩阵，得到该CPS的状态估计信息；其中，最优参数是满足线性不等式条件时的最小参数值；根据CPS的状态估计信息，设置区间阈值生成方法，比较输出状态和阈值上下限的大小关系，判断是否受到攻击信号。上述技术方案中提供的基于互联CPS考虑攻击信号和未知扰动的攻击检测方法，有效解决现有方法存在一定局限性或应用范围不广泛、应用性较差的问题。

技术领域

本发明涉及攻击检测技术领域，具体涉及一种基于互联CPS考虑攻击信号和未知扰动的攻击检测方法。

背景技术

信息物理系统(CPS)是涉及信息网络和物理过程的复杂多维系统，其子系统相互协调工作，并通过网络连接进行通信。由于技术的快速发展和数据处理的改进，作为一种在网络环境中高度集成和交互的智能系统，其吸引了较多的研究关注。虽然网络连接使得每个子系统能够处理信息和相互通信，但也增加了系统被攻击的可能性。需要对CPS进行进一步研究，以提高其对攻击的敏感性，以满足安全和保护标准。对于未知扰动下的系统，若未对未知输入进行合理的处理，将会影响系统的控制效果。以往对CPS和互联系统的攻击检测研究主要集中在全频域的攻击信号上，而忽略了属于有限频域的恶意攻击检测。考虑单一指标，而没有同时考虑干扰鲁棒性和对攻击的敏感性时，设计方法的应用效果较差。

基于H_-/H_∞的可行方法已被提出来抑制扰动和攻击信号对残差的影响。在考虑残差鲁棒性的同时考虑对攻击的敏感性，但是该方法具有一定的局限性，不够灵活。当设计检测方法时选择恒定阈值残差评价，但该种方法应用范围并不广泛，且应用性较差。因此亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于互联CPS考虑攻击信号和未知扰动的攻击检测方法，能有效解决现有方法存在一定局限性或应用范围不广泛、应用性较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种基于互联CPS考虑攻击信号和未知扰动的攻击检测方法，包括以下步骤：

S1.建立用于描述互联信息物理系统的关系模型与连接拓扑图，其中，所述关系模型中每个子系统存在随机噪声信号和攻击信号；

S2.根据关系模型，对互联信息物理系统中的传感器设置鲁棒观测器，使用H_-和混合L₂-L_∞/H_∞性能并设置最优参数得到增益矩阵，得到该互联信息物理系统的状态估计信息；其中，最优参数是满足线性不等式时的最小参数值；

S3.根据互联信息物理系统的状态估计信息，设置区间阈值生成方法，比较输出状态和阈值上下限的大小关系，判断是否受到攻击信号。

其中，步骤S1包括以下步骤：

定义一个包含N维子系统的互联CPS，每个子系统由一个物理部分和一个网络部分组成，子系统相互耦合，且子系统的构造如下：