配电网信息物理系统恶性数据链检测与识别

由于恶性数据链干扰配电网的信息输出和转发控制能力,因此需检测配电网信息物理系统中的恶性数据链。根据恶性数据时间序列节点融合恶性数据链能量特征,并构建其高维映射结构,通过高维映射结构拟合恶性数据,获取恶性数据链。采用谱特征提取方法建立恶性数据链谱特征量模型,实现配电网信息物理系统恶性数据链的分类检测。仿真结果表明,采用该方法进行配电网信息物理系统恶性数据链检测的自适应性较好,分辨能力较强,在配电网信息物理系统恶性数据链检测识别中具有很好的应用价值。     

基于随机有限集的信息物理系统状态估计北大核心CSCD

状态估计一直是信息物理系统(CPS)的基本问题之一。目前,状态估计主要采用以卡尔曼滤波及其扩展形式等为代表的随机过程方法。不同于已有研究,从信息融合的角度,提出了一种基于随机有限集的状态估计方法。通过将系统状态和传感器观测分别建模为随机有限集,并采用集贝叶斯滤波器及其粒子实现迭代求解,实现了对CPS状态的精确估计。最后,仿真结果验证了所提方法的可行性。     

基于能量控制与资源调度的信息物理系统建模

数据中心作为信息物理系统的一种,消耗着巨大的能量。通过对信息物理系统的能量特点进行分析,根据信息物理系统中有大量的具有计算能力的信息设备,将信息物理系统的构件分为两类：计算部件和非计算部件,并以此进行能量系统建模。通过分析信息物理系统资源调度的特点,针对其资源调度的三要素：资源实体能力、资源实时状态和资源上所执行的任务类型进行资源调度建模。最后,以信息物理系统的数据中心为例,针对数据中心的计算部件,给出了一个对能量控制与资源调度进行结合的信息物理系统模型。     

马尔可夫信息物理系统拒绝服务攻击安全控制

研究了马尔可夫跳变信息物理系统(CPS)在模态依赖拒绝服务(Do S)攻击下的安全控制问题.提出了一种模态依赖事件触发策略来减少网络资源消耗.特别地,DoS攻击被设置为依赖系统模态,从而更贴近实际的应用.基于Lyapunov Krasovskii泛函方法建立了闭环系统在Do S攻击下渐近一致有界的充分性条件.更进一步,根据矩阵技术设计了所需的安全控制器.最后,通过一个实例说明了该方法的有效性.     

基于攻击图的信息物理系统信息安全风险评估方法

震网病毒等事件实证了信息攻击能对信息物理系统(CPS)带来严重的物理影响。针对这类跨域攻击问题,提出了基于攻击图的风险评估方法。首先,对信息物理系统中的信息攻击行为进行了分析,指出可编程逻辑控制器(PLC)等物理设备中存在的漏洞是信息攻击实现跨域攻击的关键,并给出了信息物理系统中漏洞的利用模式及影响后果;其次,建立风险评估模型,提出攻击成功概率和攻击后果度量指标。综合考虑漏洞固有特性和攻击者能力计算攻击成功概率,根据主机重要程度和漏洞利用模式计算攻击后果。该方法能够将信息域与物理域作为一个整体进行建模,综合考虑多个跨域攻击对系统风险的影响。数值案例表明,多个跨域攻击组合下的风险值是单一攻击下的5倍,计算得到的风险值更为准确。     

选煤厂信息物理系统任务调度研究

建立了选煤厂信息物理系统模型,将动态联盟思想引入选煤厂信息物理系统任务调度中,并提出了一种基于改进离散粒子群优化算法的选煤厂信息物理系统任务调度算法。该算法首先采用离散粒子群优化算法进行全局寻优,然后采用禁忌搜索算法进行局部搜索,求得全局最优解。仿真结果表明,该算法提高了任务调度的收敛速度、精度以及处理器的平均利用率。     

网络攻击下的信息物理系统安全性研究综述

随着信息物理系统在现代工业和制造业中的广泛应用,其安全性逐渐成为关系社会健康发展的重要因素.由于信息物理系统内部物理设备和通信网络的深度融合,网络攻击对系统安全的威胁日益凸显.首先,从攻击者角度总结各类网络攻击的特点,揭示系统在不同攻击下的脆弱性;其次,针对不同网络攻击的特性,从防御者角度对信息物理系统的安全状态估计、攻击检测和安全控制进行介绍,并阐述各防御策略的主要应用场景和优势;最后,对信息物理系统安全性研究面临的主要挑战进行展望.     

DoS攻击下的信息物理系统事件触发预测控制设计

针对信息物理系统(CPS)安全控制设计问题,提出拒绝服务(DoS)攻击下具有任意有界丢包的事件触发预测控制(ETPC)方法.首先,考虑DoS攻击能量的有限性及攻击行为的任意性,将DoS攻击描述为事件触发通信机制下的任意有界丢包;其次,在控制器端利用最近一次收到的状态信息进行控制器增益序列的预测设计以补偿DoS攻击造成的数据包丢失;随后,基于Lyapunov稳定性理论及切换系统分析方法考虑了DoS攻击下CPS的安全性并给出了控制序列设计方法.所提出的ETPC设计方法只需利用最近时刻收到的状态信息,无需满足传统CPS稳定性对最大允许丢包数的约束,为大时滞CPS的稳定性分析及控制提供了有效的解决方案.最后,通过仿真实例验证所提出的基于事件触发预测控制设计方法的有效性.     

浅谈数字孪生体及其与系统仿真、信息物理系统、元宇宙的比较

文章主要阐述了数字孪生体的概念和发展历程,并与系统仿真、信息物理系统、元宇宙等几个比较热门且容易混淆的概念进行了比较和区分。     

离散事件系统框架下信息物理系统攻击问题综述

信息物理系统(cyber physical system, CPS)由受控对象、传感器、执行器、监控器和通信网络组成,通信网络的使用增加了信息物理系统面临外部攻击的风险.鉴于此,综述基于离散事件系统框架处理信息物理系统攻击问题的相关研究工作.首先对信息物理系统进行简要介绍;然后对信息物理系统中的攻击进行分类;最后重点阐述信息物理系统中攻击策略的设计、攻击的检测与防御以及攻击鲁棒性监控器设计的研究现状.     

基于XML描述的EDI三层技术体系设计与构建

利用XML强有力的语法描述特性探讨设计并优化现有的EDI体系，提出一套完整齐全且高效灵活的商业EDI解决方案。方案已经实现，实践证明在许多方面，尤其是在EDI报文的交互性方面，与传统的EDI体系或具备简单XML特性的EDI体系来说，具有很强的优越性。     

入侵检测系统描述语言的分析

介绍了入侵检测系统描述语言的概念和理想攻击描述语言所具备的特性,对几种典型的攻击描述语言进行了详细的分析和比较,探讨了描述语言发展方向,为开发更为完善的语言打好基础.     

基于L-系统的三维分形图形描述语言系统

为满足三维分形图形的描述要求,在传统L-系统的基础上提出一种新的三维分形图形描述语言系统——E-L系统。该系统对L-系统的符号进行扩展,以便更好地支持三维分形图形的描述,增加随机参数,使分形图形更加真实,限定符号的类型,使其表达方式更加通用。设计一种三维分形图形的形态控制方法,克服传统分形图形最终形态无法控制的缺点。实验结果表明,E-L系统可以较好地描述具有自相似性的三维分形图形。     

信息-物理融合系统若干关键问题综述

信息-物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)集成了计算系统与物理系统,并通过嵌入式计算机与网络实现了两者之间的协作和融合,将对人们的生产和生活方式产生重要影响.CPS是一个全新的研究领域,利用现有基础理论和技术设计CPS时面临着众多问题.介绍了CPS的概念、特点和体系结构,分析了与嵌入式系统、网络的关联,从计算系统、网络系统和控制系统3个方面概括了CPS设计面临的主要挑战,并着重探讨了当前一些可用于CPS设计的理论和技术以及CPS研究的最新进展,指出CPS当前的发展应以解决系统抽象层次设计、系统建模、体系结构设计、数据传输和管理、子系统集成方面的问题作为其下一步发展主要的研究方向,并提出了一些可行的解决办法,可为相关研究提供参考.     

信息物理融合系统的时间需求一致性分析

信息物理融合系统(cyber-physical system,简称CPS)蕴藏着巨大的潜在应用价值.时间在CPS中起到非常重要的作用,应该在需求早期阶段明确.提出了一个基于逻辑时钟的CPS时间需求一致性分析框架.首先,构建了CPS软件的时间需求概念模型,提供时间需求和功能需求的基本概念,并给出了概念模型的形式化语义;然后,在模型制导下,从CPS的交互环境特性和约束中提取出其软件时间需求规约.基于形式化语义,定义了时间需求规约的一致性特性.为了支持形式化验证,将时间需求规约转换成NuSMV模型,用CTL公式表述要检测的特性,并使用NuSMV工具实施了一致性检测.     

基于XML模式的作业描述语言的设计与处理

作业描述语言为远程教育中的Web作业管理系统，提供了一套基于XML的分割、表示与处理半结构化作业数据的解决方案，并可为异构型作业管理系统之间交换作业文档提供一种技术规范。介绍了基于XML模式的作业描述语言的设计过程与使用方法，并对XML作业文档的验证、显示与存储等处理方式进行了讨论。     

构件技术在可视化精确度描述中的应用

三维可视化是目前的一个研究热点问题。文中对“Linux环境下的基于构件技术的真实感可视化开发平台”进行了研究,分析了软件的复用中存在的较高层次的抽象与建造一个可交互的虚拟环境下,精确描述可视化时所需要的图形图像处理的最低层的技术之间的矛盾,及在对通用三维应用程序的功能特点进行分析的基础上,提出通过抽取出其中核心的类库,用构件的形式实现这些类库,从而形成一个通用的三维开发包,建造一个二次开发平台,为快速开发三维应用程序提供关键技术的支撑。     

面向信息物理融合系统的多源异构数据交互模型

在信息物理融合系统（Cyber-physical system,CPS）中,传统多源异构数据集成模型难以通过中间件实现异构系统间的概念层关系映射,存在系统难以扩展和传输性能低等问题。基于上述问题和挑战,提出了一个面向CPS的异构数据交互模型。设计数据对象模型实现物理系统和仿真系统高层概念映射;定义监测类和控制类元数据,针对不同的数据类型使用增量或全量字段更新以降低网络负载;基于Protobuf协议设计系统的通信模型,提高系统的扩展能力。基于该数据交互模型和高层体系结构（High level architecture, HLA）/数据分发服务（Data distribution service, DDS）系统中间件实现了一个CPS原型系统,验证了模型的可用性并对比了报文的压缩性能。     

SMC/ADL:一种层级式构件系统的体系结构描述语言

针对基于SMC构件模型的软件系统静态、运行态和动态抽象建模问题,提出由XML元语言定义和表达的体系结构描述语言——SMC/ADL。该语言从选取系统建模元素的类型、实例和实例行为这3个角度,利用一套XMLSchema定义了软件从设计到运行,直至演化阶段的完整体系结构规约框架,使其对系统高层抽象的支持扩展到整个软件生命周期。相关辅助工具表明了它的有效性和实用性。