数学 > 动力系统
[提交于 2025年8月17日
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标题: 基于Wasserstein分布鲁棒可达性优化的网络物理系统虚假数据注入攻击检测方法
标题: False Data-Injection Attack Detection in Cyber-Physical Systems: A Wasserstein Distributionally Robust Reachability Optimization Approach
摘要: 网络物理系统(CPS)是现代关键基础设施的基础骨干,因此确保其在针对网络攻击的安全性和弹性具有至关重要的意义。 本文解决了在虚假数据注入(FDI)攻击和由未知概率分布控制的随机扰动下设计异常检测器的挑战。 通过使用Wasserstein模糊集,这是一种在分布鲁棒优化(DRO)中广泛使用的数据驱动工具,我们首先提出了一种新的安全度量来处理扰动分布的缺失。 该度量是通过在分布鲁棒置信集内对由隐蔽FDI攻击和扰动引起的状态偏差进行渐近可达性分析而设计的。 然后,我们将检测器设计公式化为一个DRO问题,在一组分布下优化该安全度量并稳健地控制误报率。 这在扰动的鲁棒性和隐蔽攻击下的性能退化之间取得了权衡。 由于存在分布鲁棒机会约束,所产生的设计问题变成了一个具有挑战性的半无限规划问题。 我们推导了其精确但非凸的重新表述,并基于顺序优化开发了一个有效的解决方案算法。 最后,通过一个模拟的三水箱案例研究,展示了我们的设计在对抗未知扰动分布方面的有效性。
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