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.     

云环境下工业信息物理系统现场层安全策略决策方法

云环境下工业信息物理系统架构的转变使得工业现场设备更加暴露于网络攻击下,对工业现场层提出更高的安全需求.随着系统结构愈渐复杂,网络攻击更加智能,系统难以准确获取安全状态,传统的基于状态的安全决策方法将不能实现有效防护,对此提出一种工业信息物理系统现场层安全策略决策方法.首先,根据功能结构划分现场区域,分析潜在的攻击目标、攻击事件与系统防御策略间的关联性,构建攻击防御树;然后,从攻击和防护属性的视角,利用模糊层次分析法量化防御策略收益;接着,结合部分攻击状态构建部分可观的马尔可夫决策过程模型,通过求解模型得到最优安全策略;最后,以简化的田纳西-伊斯曼过程控制系统为对象验证所提出方法能够有效地决策出最优安全策略.     

信息物理系统技术综述

信息物理系统（Cyber-physical system，CPS）将计算、通信与控制技术紧密结合，实现了计算资源与物理资源的结合与协调.CPS是当前自动化领域的前沿研究方向，已经引起了学术界和工业界的广泛关注.本文对CPS进行了简要介绍，根据技术的应用特点对CPS的现有研究成果进行了分类，综述了各个研究方向的意义和研究进展，给出了CPS的两个典型实际案例，探讨了CPS研究中亟待解决的问题以及未来可能的研究方向.     

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。     

走向社会信息物理生产系统

随着信息物理系统（Cyber-physical system,CPS）融合深度和融合广度的不断增加,信息物理生产系统（Cyber-physical production system,CPPS）呈现出显著的社会化趋势.通过对信息物理生产系统相关技术的研究,分析了信息物理生产系统的社会化演进历程,建立了社会信息物理生产系统（Social cyber-physical production system,SCPPS）模型;根据人与智能体的信息物理交互行为差异,基于对人类社会行为特点的分析,类比研究了智能体社会与人类社会融合的广义互联社会特点;归纳出信息物理系统的七种交互模式及其在社会信息物理生产系统中的应用;总结出社会信息物理生产系统面临标准化、人性化和安全化的挑战问题.     

工业信息物理系统的攻击建模研究

无线通信网络的脆弱性使得工业信息物理系统易遭受各类网络攻击.为了更深入地了解不同网络攻击的特征进而建立有效的防御措施,构建一种线性时不变离散系统的工业信息物理系统结构;深入研究信息物理系统攻击者攻击空间及攻击者攻击模型,采用控制理论方法研究攻击空间模型的模型知识、披露资源和破坏资源的数学表达;对拒绝服务攻击、重放攻击、虚假数据注入攻击3种典型网络攻击的基本特性,以及对应攻击下攻击模型的表现形式进行分析.通过Simulink/Truetime仿真工具对破坏性和隐蔽性性能进行仿真实验.结果表明,所研究的攻击空间模型及攻击者攻击模型能够有效地描述网络攻击的攻击特性.     

针对工业信息物理系统中的拒绝服务攻击建立检测模型

无线通信网络的脆弱性使工业信息物理系统(ICPS)的稳定性容易遭受拒绝服务(DoS)攻击的影响.为检测ICPS中的DoS攻击,本文基于反馈控制理论,采用卡尔曼滤波器和χ2检测器结合的检测方案建立攻击检测模型.卡尔曼滤波器用于去除环境噪声,并得到测量残差;χ2检测器通过测量残差得到检测值,再结合攻击检测判决规则,判断系统是否受到DoS攻击.为证明所采用方法的有效性,以球杆系统为被控对象,通过Simulink/TrueTime进行仿真,并使用欧几里得检测器作对比实验.实验结果表明,基于反馈控制理论的攻击检测模型可以有效地检测ICPS中的DoS攻击;相较于欧几里得检测器,χ2检测器能够更好地检测DoS攻击.     

工业信息物理系统安全风险动态表现分析量化评估模型

针对当前工业信息物理系统的安全风险评估模型极少考虑系统的动态进程对评估准确性的影响,给出一种工业信息物理系统安全风险动态表现分析量化评估模型.首先,运用贝叶斯网络对攻击在网络层的入侵过程建模,计算网络攻击成功入侵的概率;然后,在攻击成功入侵的前提下,采用卡尔曼状态观测器实时观测被控对象的状态,研究系统的动态表现,定量分...     

工业信息物理系统数据注入攻击的事件触发弹性控制

工业信息物理系统(ICPS)恶劣的工业环境使得无线通信网络的通信资源有限, 且通信网络的脆弱性使得系统的稳定性容易受到数据注入攻击的破坏. 本文基于输入到状态理论, 采用H1观测器、预测器和事件触发器建立基于事件触发的ICPS模型来降低通信资源的利用率, 并构造基于改进卡尔曼滤波器的攻击补偿模块进行攻击补偿, 攻击补偿模块的参数随着攻击者攻击策略不同而进行改变, 实现对数据注入攻击的弹性控制. 用matlab软件进行仿真实验, 以倒立摆作为被控对象, 模拟基于事件触发的ICPS模型受到数据注入攻击时系统的稳定性能. 仿真结果表明, 事件触发控制策略和基于改进卡尔曼滤波器的攻击补偿模块的组合不仅能够保证系统期望的稳定性, 还能有效减少数据通过无线网络传输的次数.     

受成本约束的电力信息?物理相依系统鲁棒性优化设计

针对复杂网络视角,考虑到电力网络存在扩建等现实问题,研究受成本约束下如何增设站点从而优化负荷分布、改善系统的鲁棒性。基于华中地区某省电力网的拓扑结构数据,构建了电力网与信息网部分一一对应的相依网络模型,并采用非线性负载?容量模型作为系统的级联失效模型。考虑实际电力网中超前规划新增厂站的现实情况,提出4种可能的增设电力节点及其信息设备对应的节点配置优化策略,并对华中某省电力网及IEEE 118 总线的电力信息?物理系统在4种节点配置策略下的电力负荷优化及系统鲁棒性进行仿真及分析。仿真结果表明:以配置的物理节点连接网络中大电力负荷及小电力负荷节点为基准时,仅需配置较少的节点就能达到既定的优化度。本结论对于电力系统在建设与规划过程中将有限资源进行较优分配具有一定的指导意义。     

2021中国自动化大会Workshop“双碳背景下的信息物理系统安全”成功举办

近日,2021中国自动化大会Workshop双碳背景下的信息物理系统安全采用线上直播的形式成功召开。本次Workshop由中国自动化学会主办,浙江大学协办,旨在加强对工业控制系统信息安全的重大关键问题的研究,提高国家关键基础设施和重大工程运行的安全性和可靠性。此次研讨会期望在碳达峰、碳中和的背景下,促进领域合作交流,研讨提炼双碳背景下信息物理系统安全研究中的科学问题和解决手段,巩固提升中国自动化界的国际学术地位,进而引领工控安全领域的发展方向。     

GPS智能车辆监控信息服务系统的研究与实现

在充分分析现有车辆监控服务信息系统的基础上,通过有效集成GIS、GPS定位技术、无线通讯技术和网络数据库技术,构建了基于组件的具有三层结构体系的GPS智能车辆监控系统,并实现了系统的关键技术,通过实例证实了系统的功能及其实用价值.