Detecting integrity attacks in IoT-based Cyber Physical Systems: a case study on Hydra testbed
物联网范式改进了经典的信息共享方案。然而，它增加了授予连接系统的安全性的需要。在工业领域，由于需要保护大的攻击面，同时允许系统的可用性和对威胁的存在的实时响应，问题变得更加复杂。在这方面的贡献，我们处理的篡改数据注入到通信信道影响物理系统。所提出的方法依赖于设计一个安全的控制系统编码的输出矩阵根据一个秘密的模式。这种模式是通过使用斐波那契p序列创建的，数字序列取决于一个键。在Hydra实验平台上，以某供水系统的工业控制网络为例，对该方法进行了验证。
2019-10-03 cs.SY eess.SY
Experimental Impact Analysis of Cyberattacks in Power Systems using Digital Real-Time Testbeds
本文开发了两个基于RTDS和OPAL-RT的实时信息物理系统测试平台，通过实验分析了拒绝服务攻击对微电网控制与保护运行的影响。
2023-04-15 cs.CR cs.SY eess.SY
Cyber-Physical Testbed for Power System Wide-Area Measurement-Based Control Using Open-Source Software
University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；DNV GL（挪威船级社）；American Electric Power（美国电力公司）；Peak Reliability
本文提出基于开源软件的网络物理测试平台，用于验证基于流式遥测和相量测量单元数据的广域控制方法，包括系统分离控制和分层电压控制。
2018-03-06 cs.SE cs.SY eess.SY
Man-in-The-Middle Attacks and Defense in a Power System Cyber-Physical Testbed
中间人（MiTM）攻击给智能电网带来了许多威胁。在MiTM攻击中，入侵者将自己嵌入两个设备之间的对话中，以窃听或冒充其中一个设备，使其看起来像是正常的信息交换。因此，入侵者可以执行错误数据注入（FDI）和错误命令注入（FCI）攻击，这可以危害电力系统操作，诸如状态估计、经济调度和自动发电控制（AGC）。很少有研究人员关注在智能电网中难以检测的MiTM方法。为了解决这个问题，我们正在设计和实施基于仿真的网络物理电力系统测试平台中的多阶段MiTM入侵，以大规模合成电网模型来演示此类攻击如何导致物理突发事件，例如误导操作和错误测量。MiTM入侵在这个合成电网中创建FCI、FDI和重放攻击。这项工作使利益相关者能够抵御这些隐形攻击，我们提出了使用入侵检测系统和网络监控工具的多个警报开发的检测机制。我们的贡献将使其他智能电网安全研究人员和行业能够为不显眼的MiTM攻击开发进一步的检测机制。
2021-02-23 cs.CR cs.SY eess.SY
Cyber-Physical Simulation Platform for Security Assessment of Transactive Energy Systems
Washington State University（华盛顿州立大学）；Vanderbilt University（范德堡大学）；University of Houston（休斯顿大学）
本文提出一个网络物理仿真平台，用于研究和分析交易能源系统中的安全问题，通过模拟各种网络攻击来评估集中式系统的弱点，并提出基于区块链的去中心化市场解决方案，以解决集中式系统的问题并引入新的挑战。
2019-03-04 cs.SY eess.SY
Cyber Physical Aquaponic System (CyPhA): a CPS Testbed
本文设计并部署了一个名为 CyPhA 的实验室级网络物理鱼菜共生系统，通过五阶段结构、多参数传感、LED 警报和 MQTT 通信实现自动化水质管理，并已稳定运行 75 天。
2023-04-11 cs.SY eess.SY
A Hardware-in-the-Loop Experimental Testbed using Air Conditioners for Grid Balancing
本文构建了一个使用空调的硬件在环实验测试平台，并与仿真平台联动以扩大负荷群规模，验证了小负荷集合体参与电网平衡的可行性。
2024-11-07 cs.SY eess.SY
Model-Based Risk Assessment for Cyber Physical Systems Security
传统的网络物理系统（CPS）安全设计技术要么将网络和物理系统独立对待，要么不解决用于监视和控制物理过程的实时的嵌入式控制器和网络的特定漏洞。在这项工作中，我们开发和测试的CPS安全风险评估利用CPS测试平台与现实世界的工业控制器和通信协议的综合模型为基础的方法。该试验台监测和控制实时模拟的放热连续搅拌釜式反应器（CSTR）。CSTR反应器是石油天然气、石化、水处理、核工业等行业的基础工艺单元。此外，由于缺乏可能的机械保护，该过程在网络攻击可能引发的危险场景方面非常丰富。本文提出了一种综合的方法来分析和设计一个给定的CPS的网络安全系统，其中的物理威胁首先确定指导风险评估过程。一个数学模型推导出的物理系统使用混合自动机枚举系统的潜在危险状态。然后使用网络和数据流模型分析网络系统，以开发可能导致已识别危害的攻击场景。最后，在测试平台上执行攻击场景，并观察到可能的方法来防止和减轻攻击。从实验中获得的见解导致了几个关键的发现，包括混合自动机在安全风险评估中的表现力，危害开发时间及其对网络安全设计的影响，以及CPS的物理和网络系统之间的紧密耦合，需要集成的设计方法来实现成本效益和安全的设计。
2020-05-28 cs.CR cs.SY eess.SY
Hardware-in-the-loop Simulation Testbed for Geomagnetic Navigation
University of Oslo（奥斯陆大学）；University of Toronto（多伦多大学）
本文提出一种硬件在环仿真测试平台，通过软硬件协同合成可控地磁场，支持实验室内的地磁导航实验，避免昂贵实海测试，并验证了生成磁场的精度、均匀性、稳定性和收敛性。
2024-12-16 cs.RO cs.SY eess.SY
Digital-physical testbed for ship autonomy studies in the Marine Cybernetics Laboratory basin
Department of Marine Technology, Norwegian University of Science and Technology - NTNU（海洋技术系，挪威科学技术大学 - NTNU）
针对MASS算法测试难题，开发数字物理试验台，含小型模型船等设施，建立从低保真到高保真的设计验证流程，能实现不同尺度验证，展示了其在船舶自主GNC算法测试上的进展与有效性。
2026-07-21 cs.RO cs.SY eess.SY
Using Power-Hardware-in-the-Loop Experiments together with Co-simulation for the Holistic Validation of Cyber-Physical Energy Systems
University Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CEA-INES；Fraunhofer Institute of Wind Energy and Energy System Technology（弗劳恩霍夫风能及能源系统技术研究所）；AIT Austrian Institute of Technology（奥地利技术研究院）
本文通过联合仿真和电力-硬件在环实验，研究智能电网中电力与信息系统的耦合问题，并提出一种综合方法以实现对复杂系统的全面验证。
2017-10-06 cs.SY eess.SY
Maximizing Privacy in MIMO Cyber-Physical Systems Using the Chapman-Robbins Bound
网络物理系统的隐私泄露可能会将漏洞暴露给对手。在这里，隐私泄漏的步骤输入线性时不变系统减轻通过加性高斯噪声。的隐私的基本下限推导，这是基于任何估计，试图重新创建的输入的方差。完全私有的输入进行了调查和相关的传输零点。然后，提出了一种提高最优阶跃输入隐私性的方法，并推导出了隐私-效用的折衷界。最后，这些结果在KTH现场实验室测试台的数据上得到了验证，显示出与理论结果的良好对应性。
2020-09-08 cs.SY eess.SY
On the Elements of Datasets for Cyber Physical Systems Security
De Montfort University（德蒙福特大学）
数据集对于将AI算法应用于网络物理系统（CPS）安全至关重要。由于缺乏真实的CPS数据集，研究人员选择使用真实或虚拟化测试平台生成自己的数据集。然而，与其他人工智能领域不同，CPS是一个复杂的系统，有许多接口决定其行为。仅包含传感器测量和网络流量的数据集可能不足以开发弹性AI防御或攻击代理。在本文中，我们研究了捕获系统行为和交互所需的CPS安全数据集的\emph{elements}，并提出了一种数据集架构，该架构有可能提高人工智能算法在保护网络物理系统中的性能。该框架包括数据集元素，攻击表示和所需的数据集功能。我们将现有的数据集与建议的架构进行比较，以确定当前的限制，并讨论使用测试平台生成CPS数据集的未来。
2022-08-17 cs.AI cs.CR cs.SY
Human-Hardware-in-the-Loop simulations for systemic resilience assessment in cyber-socio-technical systems
本文提出人在硬件在环（HHIL）仿真框架，基于STAMP模型评估网络-社会-技术系统的系统性韧性，并在遭受网络攻击的实验油气厂中测试，定量分析操作员行为对系统性能的影响。
2025-09-08 cs.SY eess.SY
Development of a Hardware-in-the-loop Testbed for Laboratory Performance Verification of Flexible Building Equipment in Typical Commercial Buildings
降低能源成本、转移电力峰值、增加可再生能源的使用以及增强电网稳定性的目标可以通过充分利用建筑物和建筑设备的能源灵活性潜力来部分实现。开发利用这些灵活性的策略可以通过公开的高分辨率数据集来促进，这些数据集说明了如何在不同的气候区使用商业建筑中的HVAC系统控制来塑造建筑物的能源使用概况以满足电网需求。本文介绍了硬件在环灵活负载测试台（HILFT）的开发和集成，该测试台将物理HVAC系统与模拟建筑模型和模拟居住者集成在一起，目的是生成数据集以验证典型商业建筑的负载灵活性。与仅仿真的实验相比，硬件在环方法可以捕获物理系统的动态特性，同时还可以有效地测试各种边界条件。本文中的HILFT集成是通过LabVIEW、MATLAB和EnergyPlus等多种软件环境之间的协同仿真实现的。虽然理论上可行，但这种集成遇到了许多现实挑战，例如：1）如何设计整体数据基础设施以确保有效，健壮和高效的集成; 2）如何避免模拟和仿真变量之间的闭环搜索; 3）如何量化系统响应时间并最小化系统延迟;以及4）如何评估整体集成质量。以AHU-VAV系统、空气源热泵系统和水源热泵系统为例，介绍了经验教训。
2023-02-05 cs.SY eess.SY
Evaluating Low-Power Wireless Cyber-Physical Systems
MPI for Intelligent Systems（马克斯·普朗克智能系统研究所）；TU Dresden（德累斯顿工业大学）
本文提出了一种基于嵌入式设备和低功耗无线技术评估网络物理系统的方法，通过使用一个或多个倒立摆作为物理系统，支持多种现实场景，从而提升系统的可采用性、可扩展性和与现有无线测试平台的集成能力。
2018-04-25 cs.NI cs.SY eess.SY
The CAT Vehicle Testbed: A Simulator with Hardware in the Loop for Autonomous Vehicle Applications
Department of Electrical and Computer Engineering（电气与计算机工程系）；University of Arizona（亚利桑那大学）；Tucson, USA（美国图森市）
本文提出CAT车辆测试平台，通过闭环硬件模拟验证仿真结果，支持自动驾驶技术研究。平台基于ROS和物理车辆模型，支持多车交互和实时数据回放，可快速验证算法性能。
2018-04-12 cs.RO cs.SE cs.SY
Tracking Real-time Anomalies in Cyber-Physical Systems Through Dynamic Behavioral Analysis
本文提出面向智能电网变电站与SCADA系统的实时异常检测框架，利用分层语义提取和信号时序逻辑监控网络行为，并在硬件在环平台的多攻击场景中验证其有效性。
2024-06-18 cs.SY eess.SY
On the Use of Safety Critical Control for Cyber-Physical Security in the Smart Grid
针对智能电网负荷频率控制可能遭受的网络攻击，本文提出基于控制屏障函数的安全关键控制器，在攻击未及时隔离时平衡运行维持与安全约束，并通过高保真仿真验证其有效性。
2023-03-03 cs.SY eess.SY
Enabling Real-Time Phase Control in Traffic Signal Hardware-in-the-Loop Simulation
Institute for Software Integrated Systems Vanderbilt University（范德堡大学软件集成系统研究所）
本文提出首个支持实时相位控制的HILS测试平台，通过新型中间件架构将动态相位动作转换为符合NTCIP标准的硬件控制器命令，实现相位转换、信号状态同步和错误处理，实验验证系统能高效执行实时相位指令并保持亚毫秒级低延迟。
2026-05-19 cs.SY eess.SY
Hardware-Assisted Detection of Firmware Attacks in Inverter-Based Cyberphysical Microgrids
电网现代化工作依赖于微电网（MG）系统的广泛部署。MG整合了可再生资源和储能系统，可以产生经济和零碳足迹的电力，利用当地能源资源为社区提供可持续能源，并增强电网弹性。MG作为网络物理系统包括测量、控制和致动能量资源和负载的互连设备。为了实现最佳运行，网络物理MG通过智能逆变器实现的支持功能来调节现场发电。智能逆变器是基于消费电子固件的设备，容易受到越来越多的安全威胁。如果逆变器受到恶意控制，它们可能会严重干扰MG的运行和电力输送，并影响电网的稳定性。在本文中，我们演示了拒绝服务（DoS）以及控制器和设置点修改攻击的影响，在一个模拟的MG系统。此外，我们采用定制的硬件性能计数器（HPC）作为安全设计（DfS）原语来检测MG逆变器上的恶意固件修改。所提出的HPC定期测量MG逆变器的固件代码内的各种指令类型的顺序。我们的实验表明，我们的定制的HPC利用各种基于机器学习的分类器成功地识别了固件修改。
2021-04-18 cs.CR cs.SY eess.SY
Experimental Multi-site Testbed for Advanced Control and Optimization of Hybrid Energy Systems
University of Vermont（佛蒙特大学）
本文提出了一种多站点实验平台，用于混合能源系统的高级控制与优化，通过硬件在环实验验证了电池系统在太阳能平滑中的应用。
2026-02-26 cs.SY eess.SY
On Securing Cloud-hosted Cyber-physical Systems Using Trusted Execution Environments
最近，云控制系统作为实现网络化网络物理系统（CPS）的解决方案越来越受到研究界的关注。这样的架构可以降低部署和维护成本，尽管代价是额外的安全和隐私问题。在本文中，首先，我们讨论了云控制系统的最新安全解决方案及其局限性。然后，我们提出了一种新的控制体系结构的基础上可信执行环境（TEE）。我们表明，这种方法可以潜在地解决云托管控制系统的主要安全和隐私问题。最后，我们提出了一个基于英特尔软件防护扩展（SGX）的实施设置，并在测试平台系统上验证了其有效性。
2021-04-01 cs.CR cs.SY eess.SY
Internet of Predictable Things (IoPT) Framework to Increase Cyber-Physical System Resiliency
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；Old Dominion University（奥多明尼昂大学）；University of North Carolina at Charlotte（北卡罗来纳大学夏洛特分校）；Chulalongkorn University（朱拉隆功大学）；Simula Research Laboratory（西穆拉研究实验室）
在过去的二十年中，分布式能源系统，特别是可再生能源（RES），已经变得更加经济可行的电力系统的市场份额和渗透水平的增加。除了能源系统的脱碳和分散化，数字化也变得非常重要。人工智能（AI）、高级优化算法、工业物联网（IIoT）和其他数字化框架的使用使现代电力系统资产更加智能化，同时容易受到网络安全风险的影响。本文提出了可预测物联网（IoPT）的概念，它结合了先进的数据分析和机器学习方法，以提高网络物理系统对网络安全风险的弹性。所提出的概念是证明使用网络物理系统测试平台下的各种网络攻击的情况下，作为一个概念的证明（ESTA）。
2021-01-19 cs.AI cs.SY eess.SY
An Abrupt Change Detection Heuristic with Applications to Cyber Data Attacks on Power Systems
Cornell University（康奈尔大学）；Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院）
本文提出基于SVD的历史矩阵分析方法，用于检测系统突变，并应用于电力系统中的恶意网络攻击检测。
2014-04-08 cs.SY eess.SY math.DS
The Separator, a Two-Phase Oil and Water Gravity CPS Separator Testbed
工业控制系统（ICS）随着新技术的进步而不断发展。无线传感器和执行器以及新的控制技术的加入意味着通信系统的工程实践正在被集成到用于控制系统的工程实践中。两者的设计方式截然不同。这两种工程方法都无法解释两者结合时发生的微妙的相互作用和相互依赖。本文介绍了我们的第一步，以弥合这一差距，并推动计算机通信系统和控制系统设计的边界。我们提出了分离器测试平台，一个网络物理测试平台，使我们能够寻找一种合适的方式来工程系统，结合计算机网络和控制系统。
2020-02-01 cs.OH cs.SY eess.SP
Automated Malware Design for Cyber Physical Systems
网络物理系统的攻击设计对于在设计时和运行时评估CPS弹性以及从测试平台生成丰富的数据集以供研究至关重要。针对网络物理系统的攻击与IT攻击的区别在于，其主要目标是损害物理系统。因此，设计此类攻击需要网络和物理系统知识。当前生成攻击的做法要么集中在使用IT网络安全现有知识体系的系统的网络部分，要么使用黑客攻击来注入可能损害物理过程的攻击。在本文中，我们提出了一种系统的方法，可以根据CPS安全和控制规范自动生成完整性攻击，而无需了解物理系统或其动态。生成的攻击违反了系统的操作和安全要求，因此对系统的弹性提出了真正的测试。我们提出了一种算法来自动化的恶意软件有效载荷的发展。文中给出了几个例子来说明所提出的方法。
2021-07-06 cs.CR cs.SY eess.SY
A Mixed-Reality Testbed for Autonomous Vehicles
Division of Systems Engineering（系统工程系）；Boston University（波士顿大学）；Department of Electrical and Computer Engineering（电气与计算机工程系）
提出一种混合现实硬件在环测试平台，集成物理移动机器人与高保真仿真环境，用于验证感知、规划和控制算法，并支持多智能体系统研究。
2026-06-18 cs.RO cs.SY eess.SY
Evaluation of Decentralized Event-Triggered Control Strategies for Cyber-Physical Systems
Imperial College London（帝国理工学院）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文提出两种创新的MAC协议，通过使传感和执行器监听轮换，评估了三种去中心化事件触发控制方法对通信和执行的影响，实验表明其在系统寿命延长方面优于传统周期控制。
2016-11-14 cs.SY eess.SY
ICSrange: A Simulation-based Cyber Range Platform for Industrial Control Systems
工业控制系统（ICS）的维护人员通常不了解信息技术，更不了解网络安全问题。网络攻击在工业世界中的可怕影响需要工具来训练防御技能和测试有效的安全措施。网络范围提供了这一机会，但目前的研究缺乏针对工业领域的垂直化成本效益解决方案。这项工作提出了ICSrange，一个基于仿真的工业控制系统的网络范围平台。ICSrange采用商用现货（COTS）技术来虚拟化连接到工业控制系统的企业网。ICSrange是一项初步研究的结果，旨在调查挑战和机遇，以建立一个可配置和可扩展的网络范围与模拟工业过程。文献表明，基于真实模型的测试平台可以有效地用于开发复杂的漏洞，如高级持续性威胁（APT），从而激发它们在ICS中用于训练和测试安全性。我们证明了ICSrange的有效性，通过执行一个多阶段的攻击，违反了企业网和逐步入侵模拟ICS与水箱。攻击模仿横向运动中观察到的APT。
2019-09-04 cs.CR cs.SY eess.SY
Cyber LOPA: An Integrated Approach for the Design of Dependable and Secure Cyber Physical Systems
安全风险评估是确保可靠的信息物理系统（CPS）设计的重要过程。传统的风险评估只考虑物理故障。对于现代CPS，由网络攻击引起的故障正在增加。最新研究工作的重点是安全生命周期集成和风险评估的建模形式主义的扩展，以纳入安全故障。安全和安全生命周期之间的相互作用及其对整个系统设计的影响，以及忽视安全故障导致的可靠性损失是一些被忽视的研究问题。本文提出了一种新的安全设计方法，名为网络保护层分析（CLOPA），扩展现有的LOPA框架，包括网络攻击造成的故障，解决了这些研究问题。所提出的方法提供了一个严格的数学公式，定量地表达了设计一个高度可靠的CPS与高度安全的CPS之间的权衡。我们进一步提出了一个协同设计的生命周期过程，集成了安全和安全风险评估过程。我们评估建议的CLOPA方法和综合生命周期的实际案例研究的过程反应器控制的工业控制试验台，并提供了建议的CLOPA和当前的LOPA风险评估实践之间的比较。
2022-08-17 cs.CR cs.SY eess.SY
Hierarchical Sensor-Spoofing Defence Framework for Networked DC Microgrids via Cyber-Physical Coordination
The University of Sheffield（谢菲尔德大学）；University of Bristol（布里斯托大学）；Zhejiang University（浙江大学）
针对网络化直流微电网传感器欺骗防御研究不足，提出基于网络物理协同的分层框架，通过MG-DER协同检测与缓解，经试验台实验验证其在多攻击场景下有效。
2026-08-17 cs.SY eess.SY
An Online Detection Framework for Cyber Attacks on Automatic Generation Control
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
本文提出一种在线检测框架，利用动态水印方法设计攻击检测算法，确保能检测到具备广泛知识的高级攻击者发起的攻击，且无需对发电单元进行硬件更新。
2018-04-21 cs.SY eess.SY
Real-Time Simulation and Hardware-in-the-Loop Approaches for Integrating Renewable Energy Sources into Smart Grids: Challenges & Actions
University Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives（法国原子能和替代能源委员会）；Fraunhofer Institute of Wind Energy and Energy System Technology（弗劳恩霍夫风能及能源系统技术研究所）；National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）；AIT Austrian Institute of Technology（奥地利技术研究院）；Danmarks Tekniske Universitet（丹麦技术大学）
本文探讨了将分布式可再生能源整合进智能电网面临的挑战，分析了实时仿真和硬件在环技术的应用现状及未来发展方向，指出关键挑战和研究方向。
2017-10-06 cs.SY eess.SY
Small-Scale Testbed for Evaluating C-V2X Applications on 5G Cellular Networks
本文设计并实现集成小规模车辆平台的5G C-V2X试验台，提供软硬件闭环评估环境，并通过共享态势感知测试用例验证其真实性能评估能力。
2024-05-09 cs.ET cs.NI cs.SY
Zero-Shot MARL Benchmark in the Cyber-Physical Mobility Lab
Cyber-Physical Mobility Lab（智能物理移动实验室）；University of the Bundeswehr Munich（联邦国防军大学慕尼黑）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本文基于Cyber-Physical Mobility Lab构建了一个可复现的基准测试平台，用于评估联网自动驾驶汽车多智能体强化学习策略的仿真到现实迁移，并揭示了性能下降的两个互补来源。
2026-05-26 cs.RO cs.SY eess.SY
Bayesian thermal digital twin for a space habitat subjected to an impact event
Purdue University（普渡大学）；UT San Antonio（圣安东尼奥大学）
本研究开发了一种用于太空栖息地的贝叶斯热数字孪生，可检测撞击诱导热异常、推断撞击相关参数并支持自主运行的临界时间估计，经实验数据验证有效。
2026-09-07 cs.SY eess.SP eess.SY
A Testbed for a Smart Building: Design and Implementation
Virginia Commonwealth University（弗吉尼亚联邦大学）
本文提出了一种智能建筑原型的设计与实现，利用物联网技术收集、分析和管理智能城市环境中的建筑系统数据，通过模型控制器管理环境属性，实现与居民的实时交互，以在最小运营成本下提供最大舒适度。
2019-02-26 cs.DC cs.SY eess.SY
ChatGPT and Other Large Language Models for Cybersecurity of Smart Grid Applications
本文首次提出将 ChatGPT 等大型语言模型结合人在回路训练，用于基于 IEC 61850 的数字变电站通信网络安全异常检测，并通过硬件在回路测试平台验证了不同 LLM 的检测性能。
2024-02-25 cs.CR cs.SY eess.SY
Comprehensively Analyzing the Impact of Cyberattacks on Power Grids
本文提出综合研究环境 WATTSON，在统一仿真中复现并分析网络攻击对电网通信与物理过程的影响，经物理测试床验证并扩展至真实规模。
2023-05-16 cs.CR cs.SY eess.SY
Scrum for cyber-physical systems: a process proposal
University of Stuttgart（斯图加特大学）
本文提出Scrum CPS流程，旨在解决嵌入式和混合物理系统开发中的挑战，通过模拟硬件和机械部分，实现软件与硬件并行迭代开发。
2017-03-20 cs.SE cs.SY eess.SY
Robopheus: A Virtual-Physical Interactive Mobile Robotic Testbed
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；University of Oxford（牛津大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
移动机器人实验平台是验证移动机器人研究有效性的重要支撑。本文介绍了一种新型的多机器人实验平台，命名为Robopheus，它利用数字孪生的虚拟物理建模的思想。与大多数现有的测试平台不同，开发的Robopheus构建了一座连接传统物理硬件和虚拟仿真测试平台的桥梁，在双方提供可扩展的，交互式的和高保真的仿真测试。Robopheus的另一个突出特点是，它使一种新的形式，从物理环境中动态学习实际模型，并与异构机器人底盘和控制器兼容。反过来，虚拟世界的学习模型被进一步利用来近似物理方面的机器人动态在线。大量的实验证明了Robopheus的非凡性能。值得注意的是，与不使用交互的情况相比，物理-虚拟交互设计将真实机器人的轨迹精度提高了300%。
2021-03-07 cs.RO cs.SY eess.SY
Cyber-physical WebAssembly: Secure Hardware Interfaces and Pluggable Drivers
针对物联网等设备的安全与配置管理难题，本研究提出WASI提案及概念验证实现，通过在WebAssembly内运行驱动实现对I2C、USB硬件的直接交互，验证其USB开销最高仅8%，为云原生技术落地嵌入式场景提供支撑。
2025-10-02 cs.SE cs.SY eess.SY
Stability Analysis of Deep Reinforcement Learning for Multi-Agent Inspection in a Terrestrial Testbed
Verus Research（维鲁斯研究所）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）
本研究评估了用于多智能体卫星检查的分层深度强化学习框架的稳定性与性能，通过在LINCS测试床上的实验验证了其有效弥合仿真到现实差距的能力。
2025-02-26 cs.RO cs.SY eess.SY
Multi-Source Data Fusion for Cyberattack Detection in Power Systems
网络攻击可能会对电力系统造成严重影响，除非及早发现。然而，关键基础设施系统中的准确和及时检测提出了挑战，例如，由于零日漏洞利用和系统的网络物理性质，加上对物理系统的高可靠性和弹性的需求。传统的基于规则和基于异常的入侵检测系统（IDS）工具不足以检测工业控制系统（ICS）网络中的零日网络入侵。因此，在这项工作中，我们表明，融合来自多个数据源的信息可以帮助识别网络引发的事件并减少误报。具体来说，我们提出了如何识别和解决的障碍，可以防止准确使用多个数据源的融合为基础的检测。我们执行多源数据融合训练IDS在网络物理电力系统测试平台，我们收集网络和物理侧数据从多个传感器模拟现实世界的数据源，将在一个实用程序中发现，并将这些功能的算法来检测入侵。结果使用建议的数据融合应用程序来推断虚假数据和命令注入为基础的中间人（MiTM）的攻击。收集后，数据融合应用程序使用时间同步的合并和提取特征，然后进行预处理，例如在训练监督，半监督和无监督学习模型之前进行填充和编码，以评估IDS的性能。一个主要的发现是通过融合来自网络、安全和物理领域的特征来提高检测精度。此外，我们观察到，当输入我们的特征时，协同训练技术的性能与监督学习方法相当。
2021-01-18 cs.LG cs.SY eess.SY
Quantum-Secure Microgrid
现有的微电网通信依赖于经典的公钥系统，这很容易受到量子计算机的攻击。本文使用量子密钥分发（QKD）来解决这些量子时代的微电网挑战。具体而言，本文做出了以下新贡献：1）它为微电网提供了一种基于QKD的微电网通信架构; 2）它展示了如何在RTDS环境中构建量子安全的微电网测试床; 3）它开发了一种密钥池共享（KPS）策略，以提高基于QKD的微电网的网络攻击弹性;以及4）它分析了关键QKD参数对测试床的影响。测试结果为构建量子安全微电网提供了有见地的资源。
2020-01-07 cs.CR cs.SY eess.SY
Evaluation of Real-Time Mitigation Techniques for Cyber Security in IEC 61850 / IEC 62351 Substations
本文提出三种实时防护技术，通过网络物理系统测试台评估，混合方法显著提升防护能力，且满足GOOSE通信的延迟要求。
2025-11-24 cs.CR cs.SY eess.SY
Misaka: Interactive Swarm Testbed for Smart Grid Distributed Algorithm Test and Evaluation
Tsinghua University（清华大学）
本文提出Misaka，一个低成本、开源的桌面有形集群接口平台，用于智能电网分布式算法的可视化测试与评估，展示了其在多种应用场景中的潜力。
2024-04-26 cs.HC cs.RO cs.SY
Method for Extracting Patterns of Coordinated Network Attacks on Electric Power CPS based on Temporal-Topological Correlation
在分析电力网络物理系统（CPS）的协同攻击时，难以还原完整的攻击路径，且无法自动识别攻击意图。提出了一种基于时间-拓扑相关性的电力CPS协同攻击模式提取方法。首先，根据网络空间的告警日志对攻击事件进行聚合，提出一种基于时间因果贝叶斯网络的网络攻击识别算法，解析出同一攻击者的网络攻击序列。然后，根据不同攻击测量数据在物理空间的特征曲线，设计了一种组合物理攻击事件判据算法，用于区分物理攻击事件的类型。最后，通过时间-拓扑关联将物理攻击事件和网络攻击序列进行匹配，提取攻击序列的频繁模式，并从分散的网格测量数据和报警日志信息中发现隐藏的多步攻击模式。密西西比州立大学的实验平台验证了该方法的有效性和效率。
2020-03-23 cs.CR cs.SY eess.SY
