杨 康, 王 瑞,, 关 永, 李晓娟,, 施智平, Xiaoyu SONG

1(轻型工业机器人与安全验证北京市重点实验室(首都师范大学 信息工程学院),北京 100048)

2(电子系统可靠性与数理交叉学科国家国际科技合作示范型基地(首都师范大学),北京 100048)

3(Portland State University, Portland 97230, OR 97230, USA)

信息物理系统(cyber-physical system,简称CPS)在环境感知的基础上实现了计算、网络通信和物理元素的紧密结合[1].CPS改变了人们与周围物理世界的相互作用和控制方式.与传统的嵌入式系统相比,CPS具有智能化、控制精确、网络开放性等诸多优点.近年来,随着信息技术与控制技术的发展,CPS广泛应用于国家关键基础设施和工业控制等领域,包括医疗系统、供水系统、国防和武器系统等[2,3].

随着信息物理系统在安全攸关领域的应用越来越广泛,确保该系统的安全是很有必要的[4-6].因此,CPS的安全问题也越来越受到人们的重视.攻击者可能有不同的动机去恶意破坏系统,对系统造成不同程度的损坏,从性能上的轻微干扰到完全地控制系统[7].最近的工作表明,攻击者可能通过车辆的车载通信协议或传感器欺骗中的漏洞来劫持现代车辆[8,9].类似地,如Maroochy Water漏洞[10]和蠕虫Stuxnet能够通过利用监督控制和数据采集(SCADA)系统[11]中的弱点来禁用关键基础设施.

随着传感器技术的迅速发展,现代CPS通常配备有测量相同物理变量的多个传感器.例如,可以用GPS、轮编码器、超声波和IMU等传感器来测量汽车的速度.融合这些传感器的数据可以为控制器提供更准确的估计,这可能会对系统的性能和可……