A Secure Sensor Fusion Framework for Connected and Automated Vehicles under Sensor Attacks
通过使用各种传感器来测量周围环境并通过无线网络与周围车辆共享本地传感器信息，联网和自动驾驶车辆（CAV）有望提高交通系统的安全性，效率和容量。然而，越来越多的传感器使用也增加了CAV对传感器故障和对抗性攻击的脆弱性。由恶意网络攻击或故障传感器导致的异常传感器值可能会导致严重后果甚至死亡。在本文中，我们通过使用多个传感器测量相同的物理变量来创建冗余，从而增加了CAV对故障和攻击的弹性。我们利用这种冗余，并提出了一种传感器融合算法，提供了一个强大的估计正确的传感器信息与有界误差独立的攻击信号，攻击检测和隔离。所提出的传感器融合框架适用于一大类安全关键的网络物理系统（CPS）。为了最大限度地减少使用估计控制所造成的性能下降，我们提供了一个$H_{\infty}$控制器的CAC装备CAV能够稳定的闭环动态的每辆车在队列中，同时减少估计误差和通信信道噪声的联合影响的跟踪性能和字符串的车辆队列的行为。数值例子说明了我们的方法的有效性。
2021-03-01 cs.SY eess.SY
ADMM based Distributed State Observer Design under Sparse Sensor Attacks
本文研究了传感器攻击下离散线性时不变系统的分布式状态观测器设计问题。我们假设有一个由观察者节点组成的网络，它们通过无向图相互通信，每个节点都有被对抗性攻击破坏的部分输出测量。我们解决稀疏攻击的情况下，攻击者的目标传感器的一个小的子集。提出了一种基于乘子交替方向法（ADMM）的算法，为每个观测器提供一个更新律，保证每个观测器节点渐近收敛到实际状态。
2022-12-08 cs.SY eess.SY
How to Secure Distributed Filters Under Sensor Attacks
本文研究了在虚假数据注入攻击下，如何保证具有有界噪声的线性时不变系统的分布式滤波器的安全性。恶意攻击者能够任意操纵随时间变化且未知的传感器子集的观测结果。我们首先提出了一个递归分布式过滤器，包括两个步骤，在每次更新。第一步采用了一个类似饱和的计划，它给出了一个小的增益，如果创新是大对应于一个潜在的攻击。第二步是相邻传感器之间的状态估计的一致性操作。证明了当滤波器参数满足一定条件时，估计误差是上界的。我们进一步分析了条件的可行性，并将其连接到集中式情况下的稀疏可观测性。当被攻击的传感器集是时不变的，安全过滤器是通过添加在线本地攻击检测器修改。该检测器能够识别出观测新息大于检测阈值的被攻击传感器。此外，随着更多的被攻击的传感器被检测到，阈值将自适应地调整，以减少隐形攻击信号的空间。通过估计误差的上界和检测到的攻击传感器的数量之间的显式关系，验证了具有检测的安全滤波器的弹性。此外，对于无噪声的情况下，我们证明了在一定的条件下，每个传感器的状态估计渐近收敛到系统的状态。数值模拟来说明开发的结果。
2021-06-22 cs.SY eess.SY
Modeling and Control of Discrete Event Systems under Joint Sensor-Actuator Cyber Attacks
本文研究了离散事件系统中传感器-执行器联合网络攻击问题。我们假设攻击者可以通过改变观测和控制命令来同时攻击一些传感器和执行器。由于网络攻击导致的观测和控制的不确定性，被监督系统的行为变得不确定，并可能偏离安全规范。我们定义了所有可能的语言，可以产生的监督系统，调查网络攻击下的安全监督控制问题的上限。在引入CA-可控性和CA-可观性之后，证明了网络攻击下的监督控制问题是可解的当且仅当给定的规范语言是CA-可控和CA-可观的.此外，我们得到的方法来计算传感器攻击下的状态估计，并合成一个基于状态估计的监督，以实现给定的安全规范下的网络攻击。我们进一步表明，所有的解决方案，建议的状态估计为基础的监督是最大的许可。
2023-01-11 cs.SY eess.SY
Sensor Deception Attacks Against Initial-State Privacy in Supervisory Control Systems
研究了离散事件系统（DES）监督控制中针对隐私的传感器欺骗攻击者的合成问题。我们考虑一个DES工厂由一个主管，这是受到传感器欺骗攻击。具体来说，我们考虑一个主动攻击者，可以篡改监督程序收到的观察结果，例如，入侵了传感器和监控器之间的通讯通道监督控制系统的保密要求是保持初始状态不透明性，即，它不想透露它是在一个秘密国家发起的。另一方面，攻击者的目的是欺骗监督者，通过篡改其观察结果，从而由于不正确的控制动作而违反初始状态不透明度。在这项工作中，我们调查从攻击者的角度来看，提出了一种有效的方法合成传感器攻击策略威胁到系统的隐私。为此，我们提出了所有的攻击结构（AAS），记录状态估计的主管和攻击者。该结构用作合成传感器攻击策略的基础。我们还讨论了如何利用初始状态隐私要求的结构属性来简化合成复杂度。一个运行的学术例子来说明综合过程。
2022-03-31 cs.SY eess.SY
Resiliency of Nonlinear Control Systems to Stealthy Sensor Attacks
在这项工作中，我们专注于分析非线性动态控制系统的脆弱性隐形传感器攻击。我们首先通过利用Neyman-Pearson引理以最一般的形式定义隐形攻击的概念;具体地说，如果攻击是隐形的（即，未被任何入侵检测器检测到--即，检测的概率并不比随机猜测好。然后，我们提供了一个充分条件下，一个非线性控制系统是容易受到隐形攻击，在移动系统到一个不安全的区域，由于攻击。特别是，我们表明，如果闭环系统是递增指数稳定的，而开环植物是递增不稳定的，那么系统是容易受到隐形但影响力的攻击传感器。最后，我们说明了我们的研究结果的案例研究。
2022-04-07 cs.SY eess.SY
A Multi-Observer Based Estimation Framework for Nonlinear Systems under Sensor Attacks
The University of Melbourne（墨尔本大学）
本文提出了一种针对受传感器攻击的非线性系统状态估计和攻击隔离的通用框架，通过传感器冗余和多观察者方法实现系统状态的估计，适用于更广泛的非线性系统和观察器。
2019-04-06 cs.SY eess.SY
Detection of Sensor Attack and Resilient State Estimation for Uniformly Observable Nonlinear Systems having Redundant Sensors
ASRI, Department of Electrical and Computer Engineering, Seoul National University（首尔大学电气与计算机工程系自动系统研究室）；Department of Information & Communication Engineering, DGIST（韩国电子通信研究院信息与通信工程系）
本文提出了一种用于检测传感器攻击和非线性系统的鲁棒状态估计方案。针对可能有无限信号的攻击者破坏部分传感器的情况，设计了高增益观测器以获取系统状态的可观察部分，并利用冗余信息解决非线性误差校正问题，同时提供高效的在线监控方案和鲁棒状态估计算法。
2018-05-21 cs.SY eess.SY
Resilient Containment Control of Heterogeneous Multi-Agent Systems Against Unbounded Sensor and Actuator Attacks
针对无界且相关的传感器与执行器攻击威胁，本文提出一种抗攻击控制框架，实现线性异构多智能体系统的弹性包容控制，保证闭环系统一致最终有界，经数值验证其弹性优于传统协同控制方法。
2023-01-18 cs.SY eess.SY
Synthesis of Supervisors Robust Against Sensor Deception Attacks
我们考虑反馈控制系统，传感器读数可能会受到恶意攻击者意图对系统造成损害。我们研究这个问题的监督层的控制系统，使用离散事件系统技术。我们假设攻击者可以在系统传感器的输出到达监督控制器之前对其进行编辑。在这种情况下，我们制定的问题，合成一个监督员，是强大的对传感器读数的类编辑攻击，并提出了解决这个问题的方法。这种方法融合了不完美信息自动机上的游戏技术和部分观测离散事件系统的监督控制理论的结果。给出了所研究问题的充分必要条件。
2020-12-23 cs.SY eess.SY
Zonotope-Based Active Exposure of Stealthy Deception Attacks in Sensor-Fusion Systems
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））
本文针对存在未知有界噪声的传感器融合网络物理系统，提出基于 zonotope 的主动暴露方法，通过设计滚动时域优化框架的暴露输入实现隐蔽欺骗攻击检测，经无人机导航仿真验证了方法有效性。
2026-09-03 cs.SY eess.SY
Stealthy Sensor Attacks Against Direct Data-Driven Controllers
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；KTH royal institute of technology（瑞典皇家理工学院）
本文提出针对直接数据驱动控制器的隐蔽传感器攻击方法，展示了攻击者如何误导操作员学习不稳定控制器，并探讨了缓解策略及攻击有效性。
2026-02-25 cs.SY eess.SY
Geometrical Characterization of Sensor Placement for Cone-Invariant and Multi-Agent Systems against Undetectable Zero-Dynamics Attacks
不可检测攻击是威胁网络物理系统安全的一类重要恶意攻击，它可以修改系统的状态，但不影响系统的输出测量，因此无法从输出中检测到。本文研究了对锥不变系统和多智能体系统的不可检测攻击。首先，我们提供了一个一般的零动态攻击，其特征完全不可检测的攻击针对系统的非最小相位零点的表征。这种几何特征使得有可能开发一种防御策略，寻求放置最少数量的传感器来检测和对抗系统执行器上的零动态攻击。的检测和防御计划相当于计算一组包含潜在的脆弱的执行器位置和节点，和防御联盟的可行的位置传感器的基础上考虑的圆锥体的几何特性。
2021-05-10 cs.SY eess.SY
Self-Healing Hybrid Control as a Proxy for Detection and Mitigation of Sensor Attacks in Cooperative Driving
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
本文提出了一种实时混合控制器方案，通过传感器冗余和多数投票机制实时检测并缓解协同驾驶中的传感器攻击，仿真结果验证了其有效性。
2026-09-01 cs.SY eess.SY
Safety monitoring under stealthy sensor injection attacks using reachable sets
针对传统故障检测器难以发现的隐蔽传感器注入攻击，提出仅监测控制输入并通过凸优化计算输入可达集椭球边界的安全检测方法，并经仿真验证。
2023-07-24 cs.SY eess.SY
Synthesis of Sensor Deception Attacks at the Supervisory Layer of Cyber-Physical Systems
我们研究的安全性的网络物理系统（CPS）的监控层的上下文中。具体来说，我们提出了一个通用的CPS攻击者模型的离散事件系统的框架和调查的问题，合成的攻击策略为一个给定的反馈控制系统。我们的模型捕获了一类欺骗攻击，攻击者有能力劫持传感器读数的子集并误导管理员，其目标是将系统诱导到不期望的状态。我们利用一个类似于游戏的离散过渡结构，称为插入删除攻击结构（IDA），以捕捉监督者和环境（包括系统和攻击者）之间的交互。我们展示了如何使用入侵检测系统来合成三种不同类型的成功隐形攻击，即，避免被管理程序检测到并对系统造成损害的攻击。
2020-08-04 cs.SY eess.SY
Secure Safety Filter Design for Sampled-data Nonlinear Systems under Sensor Spoofing Attacks
针对传感器欺骗攻击下非线性系统的安全防护问题，提出融合安全状态估计与控制障碍函数安全滤波器的设计，并在精确及松弛可观测性情形下给出理论保证与数值验证。
2025-05-11 cs.SY eess.SY
Sensor Attacks and Resilient Defense on HVAC Systems for Energy Market Signal Tracking
本文研究了网络攻击对电网交互式建筑中HVAC系统功率跟踪性能的影响，设计了基于随机优化的隐蔽传感器攻击及弹性控制防御框架，无需过滤受损数据即可将功率跟踪误差降低70%以上。
2023-10-24 cs.SY eess.SY
Detection of Network and Sensor Cyber-Attacks in Platoons of Cooperative Autonomous Vehicles: a Sliding-Mode Observer Approach
人们正在研究自动驾驶汽车排，以提高道路容量和燃油效率。协同自适应巡航控制（CACC）是实现这种编队的一种方法，其中车辆使用无线通信进行协作。虽然这种合作提高了性能，但也使车辆容易受到网络攻击。在本文中的性能分析的滑模观测器（SMO）为基础的方法来检测网络攻击，考虑到同时攻击的通信和本地传感器。为此，所考虑的网络攻击被分为三类，相关的理论属性被证明。此外，在这些类内的攻击可以做的系统，而避免检测的危害进行了分析的基础上模拟的例子。
2021-04-08 cs.SY eess.SY
Safety of Linear Systems under Severe Sensor Attacks
针对传感器攻击下线性系统状态估计唯一解条件不成立的严重场景，本文推导状态估计集合的精确刻画，基于控制屏障函数提出离线安全集条件与在线二次规划安全滤波器，保障系统安全。
2024-09-12 cs.SY eess.SY
Computationally Efficient Safe Control of Linear Systems under Severe Sensor Attacks
针对严重传感器攻击下的线性系统，提出基于保守CBF界和部分SSR子问题的计算高效安全控制方法，避免组合爆炸，实现实时安全保证。
2025-02-28 cs.SY eess.SY
Security Metrics of Networked Control Systems under Sensor Attacks (extended preprint)
University of Melbourne（墨尔本大学）；University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
本文针对受扰线性时不变系统，提出两种安全度量来量化隐秘攻击对系统动态的影响，通过篡改传感器测量值。提供基于线性矩阵不等式的分析工具和基于半正定规划的综合工具，以重新设计控制器和监控器，最小化隐秘攻击的影响并保证无攻击系统的性能。
2019-06-03 cs.SY eess.SY
Identification of System Vulnerability under a Smart Sensor Attack via Attack Model Reduction
在这项工作中，我们研究如何利用模型简化技术来识别一个闭环系统的脆弱性，包括一个工厂和一个主管，可能会邀请攻击。这里，系统漏洞是指存在可以被特定智能传感器攻击利用以造成损害的关键观察序列。我们考虑一种非确定性智能攻击，即，对于每个接收到的观测，可能存在多于一个的攻击选择，并且采用我们先前提出的建模框架，其中，这样的攻击由标准有限状态自动机捕获。对于给定的管理者S和智能传感器攻击模型A，如果所得到的受损管理者（定义为管理者S和攻击模型A '的组合）是与原始受损管理者（定义为S和A的组合）等效的控制，则另一个智能攻击模型A'被称为相对于S的攻击等效于A。遵循依赖于控制一致性概念的管理者归约的精神，我们将证明，合成简化的智能攻击模型A '（其攻击等价于A关于S）的问题可以转化为经典的管理者归约问题，使得所有现有的用于管理者归约的合成工具直接适用于我们的问题。一个简化的、理想的最小状态攻击模型可以揭示攻击者成功所需的所有观测序列，从而提醒系统设计者提前采取必要的预防措施，这可以显著提高系统的弹性。一个例子来显示我们提出的攻击模型约简技术来识别系统的脆弱性的有效性。
2022-01-25 cs.SY eess.SY
Evaluation Framework for Performance Limitation of Autonomous Systems under Sensor Attack
自动驾驶汽车等自动驾驶系统依靠传感器来感知周围的世界。必须采取措施防止对传感器的攻击，这在过去几年中一直是一个热门话题。为了实现这一目标，必须首先评估传感器攻击如何影响系统，即如果某些内置传感器受损，系统的哪个部分或整个系统将失败，或者将保持安全等。另一方面，ISO/SAE 21434解决了车辆系统开发过程中的安全问题，但没有解决传感器攻击等特定威胁。因此，传感器攻击下的自主系统的安全性还有待解决。在本文中，我们提出了一个框架，结合安全分析的情况下识别，和基于MIMO的模拟传感器攻击模型嵌入式。给定一个自治系统模型，我们确定危险的情况下所造成的传感器攻击，并评估的情况下的性能限制。我们报告了一个带有雷达、摄像头和激光雷达的自动驾驶汽车原型模拟器，以及针对传感器的攻击模型。我们的实验表明，我们的框架可以评估系统的安全性如何变化的参数的攻击和传感器的变化。
2021-03-12 cs.CR cs.SY eess.SY
An Unknown Input Multi-Observer Approach for Estimation and Control under Adversarial Attacks
University of Melbourne（墨尔本大学）
本文提出了一种基于未知输入观测器的方法，用于在存在潜在无限的执行器和传感器虚假数据注入攻击的情况下进行状态估计、攻击隔离和控制，通过利用传感器和执行器的冗余性，确保在足够小的子集被攻击时系统仍能正常工作。
2019-04-06 cs.SY eess.SY
Sensor Attack Detection Method for Encrypted State Observers
Seoul National University（首尔大学）；Seoul National University of Science and Technology（首尔科学技术大学）
本文提出了一种能够无需解密即可检测传感器攻击的加密状态观测器，设计了基于有限整数域的观测器，并开发了同态加密方案以在加密数据上操作并自动披露残差信号，适用于多输入多输出系统。
2026-05-19 cs.SY eess.SY
On Joint Reconstruction of State and Input-Output Injection Attacks for Nonlinear Systems
针对离散时间非线性系统，研究了执行器和传感器被注入（潜在无界）攻击信号时的鲁棒状态重构问题。利用冗余的传感器和执行器，并使用一个银行的未知输入观测器（UIO），我们提出了一个基于模糊的估计器能够提供渐近估计的系统状态和攻击信号的条件下，受到攻击的传感器和执行器的数量是足够小的。使用所提出的估计，我们提供了隔离受损的执行器和传感器的方法。数值例子证明了我们的方法的有效性。
2021-03-08 cs.SY eess.SY
Lure-and-Reveal: An Exposure Framework for Stealthy Deception Attack in Multi-sensor Uncertain Systems
Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））
本文提出一种无需修改传感器接口的暴露框架，通过注入随机暴露震动，使防御方的真实状态估计与攻击方的 manipulated 状态估计产生差异，从而揭露隐蔽欺骗攻击，并推导出暴露条件和补偿条件。
2026-05-11 cs.SY eess.SY
Sensor Switching Control Under Attacks Detectable by Finite Sample Dynamic Watermarking Tests
控制系统的安全性通过检测对传感器测量的恶意攻击的能力来增强。动态水印可以检测线性时不变（LTI）系统上的攻击。然而，现有的理论侧重于攻击检测，而不是使用水印与攻击缓解策略。本文研究了两组传感器之间的切换问题：一组传感器精度高但易受攻击，而另一组传感器精度低但不能被攻击。问题是设计一种基于动态水印检测攻击的传感器切换策略。这需要新的理论，因为现有的结果是不足以控制或约束的传感器切换策略，使用有限的数据的行为。为了克服这一点，我们开发了新的有限样本假设检验的情况下，有界干扰的动态水印，使用现代理论的随机矩阵的测量浓度。我们得到的切换策略在自动驾驶环境中进行了仿真分析，这表明了我们提出的政策的强大性能。
2019-08-30 cs.SY eess.SY math.OC
State Reconstruction Under Malicious Sensor Attacks
针对恶意传感器攻击下的离散时间信息物理系统，提出两种基于$s$-稀疏可观测性的状态重构方法，并证明其难以被阻止，通过实例验证了正确性和有效性。
2025-04-26 cs.SY eess.SY
Fake-Acknowledgment Attack on ACK-based Sensor Power Schedule for Remote State Estimation
Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；The University of Paderborn（帕德博恩大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）
研究针对远程状态估计的恶意攻击，分析攻击者如何通过篡改确认信息影响传感器调度策略，提出在攻击能力有限时的攻击策略及对估计性能的影响。
2015-06-26 cs.SY eess.SY math.OC
Barrier Certificate based Safe Control for LiDAR-based Systems under Sensor Faults and Attacks
自主网络物理系统（CPS）融合了诸如GPS的本体感受传感器和包括光检测和测距（LiDAR）的外感受传感器以及用于状态估计和环境观测的相机。事实证明，这两种类型的传感器都可能受到恶意攻击的危害，导致不可接受的安全违规行为。研究了基于激光雷达的系统在传感器故障和攻击下的安全关键控制问题。我们提出了一个框架，包括容错估计和容错控制。前者用状态估计重建LiDAR扫描，并排除与LiDAR测量不一致的可能的错误估计。我们还通过将LiDAR扫描与重建的扫描进行比较并删除扫描中可能受损的扇区来验证LiDAR扫描的正确性。容错控制在每个时间步用剩余的估计计算控制信号。我们证明了合成的控制输入保证系统的安全性，使用控制屏障证书。我们验证我们提出的框架，在城市环境中使用无人机交付系统。我们表明，我们提出的方法保证无人机的安全，而基线失败。
2022-08-11 cs.SY eess.SY
Data-Driven Identification of Attack-free Sensors in Networked Control Systems
Uppsala University（乌普萨拉大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本文提出了一种数据驱动方法，用于在线识别网络化控制系统中未受攻击的传感器，并通过数值实验验证了其有效性。
2023-12-08 cs.SY eess.SY math.OC
A Moving Target Approach for Identifying Malicious Sensors in Control Systems
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
本文提出一种移动目标方法，通过动态改变系统动态来主动识别恶意传感器，提升系统抗攻击能力。
2017-03-13 cs.SY eess.SY
A State Estimation and Malicious Attack Game in Multi-Sensor Dynamic Systems
Virginia Commonwealth University（弗吉尼亚联邦大学）
本文从博弈论角度研究动态多传感器系统中虚假信息注入攻击与防御问题，分析卡尔曼滤波与攻击者之间的零和博弈，探讨在何种条件下双方能达到纳什均衡，并通过求解极小极大问题得到最优解。
2015-02-12 cs.SY eess.SY
Towards Adversarial Control Loops in Sensor Attacks: A Case Study to Control the Kinematics and Actuation of Embedded Systems
最近的作品调查了通过影响模拟传感器组件的声，光和电磁信号对传感器的攻击。这种攻击可能具有广泛的安全性，可靠性和安全性影响，因为许多类型的目标传感器也广泛用于关键过程控制，机器人，自动化和工业控制系统。虽然现有的工作提高了我们对从数字领域角度隐藏的物理级风险的理解，但在如何引导攻击以实现实时连续过程中的系统级控制方面存在差距。针对基于传感器的控制系统，提出了一种基于对抗控制环的实时攻击方法。我们研究了如何利用从物理域信号中提取的系统反馈来指导攻击。在攻击过程中，基于提取的反馈实时的调整注入信号，以对受注入扰动持续影响并对物理环境施加变化的受害者控制系统施加有针对性的影响。在我们的案例研究中，我们研究了如何在传感器-执行器系统上构建外部对抗控制系统，并演示了使用程序控制过程来操纵受害者系统而不访问其内部状态的攻击。
2022-03-15 cs.CR cs.SY eess.SY
Vulnerability of linear systems against sensor attacks--a system's security index
Lund University（隆德大学）；University of Melbourne（墨尔本大学）
研究线性系统在传感器攻击下的安全指数，利用纠错编码理论提出攻击检测与纠正的充分条件。
2016-02-21 cs.CR cs.SY eess.SY
Distributed control under compromised measurements:Resilient estimation, attack detection, and vehicle platooning
我们研究如何设计一个安全的基于分布式控制器，使一组车辆可以实现准确的状态估计和编队控制，即使车辆传感器的一个子集的测量受到恶意攻击者。我们提出了一个架构，包括一个弹性的观察员，攻击检测器，和一个基于分布式控制器。分布式检测器能够更新三组车辆传感器：肯定受到攻击的，肯定没有攻击的，和怀疑受到攻击的。自适应观测器通过预设的静态或时变阈值使测量新息饱和，使得潜在受损的测量对估计的影响有限。所提出的结构的基本特性包括：1）检测器是无故障的，攻击和攻击的车辆传感器可以在有限的时间内识别; 2）观察器保证实时误差界和渐近误差界，当更多的攻击或攻击的车辆传感器被检测器识别时，具有更紧的界限; 3）分布式控制器确保闭环稳定性。所提出的方法的有效性进行评估，通过模拟的应用程序，车辆编队。
2020-10-19 cs.SY eess.SY
On Reachable Sets of Hidden CPS Sensor Attacks
Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
本文提出基于线性矩阵不等式(LMIs)的数学工具，用于计算在保持警报率等于无攻击误报率时，攻击能引起的估计误差外椭球界。通过重新设计观测器增益来最小化这些椭球界的体积，仿真结果展示了方法的有效性。
2017-10-19 cs.SY eess.SY
Data-Driven Resilience Assessment against Sparse Sensor Attacks
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Digital Futures（数字未来）
本文提出数据驱动框架，评估线性时不变系统对恶意虚假数据注入攻击的韧性，通过稀疏可观测性提出韧性度量指标，并推导两种数据可用性场景的必要充分条件，提供多项式时间算法。
2026-03-23 cs.SY eess.SY
An Observer-based Switching Algorithm for Safety under Sensor Denial-of-Service Attacks
针对系统输出遭受DoS攻击的场景，提出基于切换观测器的攻击恢复策略与切换控制算法，通过界定状态估计误差和攻击时长容忍度，确保安全集合条件不变，数值示例验证有效性。
2023-03-21 cs.SY eess.SY
Resilient Supervisory Control of Autonomous Intersections in the Presence of Sensor Attacks
本文研究了在传感器攻击存在下自主交叉口的监督控制问题，提出了一种安全、非死锁且最大宽容的抗攻击控制系统，以应对干扰、无控车辆和传感器攻击。
2016-06-21 cs.CR cs.SY eess.SY
Active Bayesian Inference for Robust Control under Sensor False Data Injection Attacks
Department of Network and Systems Engineering, School of Electrical Engineering and Computer Science, KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院电气工程与计算机科学学院网络与系统工程系）
本文提出一种框架，通过将复杂感知管道建模为二部图，并结合异常检测器警报定义贝叶斯网络，以推断被篡改的传感器。主动探测策略利用系统非线性特性最大化攻击假设的区分度，同时选择性禁用被篡改传感器以维持可靠的状态估计。
2026-04-13 cs.LG cs.SY eess.SY
Abstraction-Free Control Synthesis to Satisfy Temporal Logic Constraints under Sensor Faults and Attacks
我们研究的问题，合成一个控制器，以满足一个复杂的任务中存在的传感器故障和攻击。我们使用高斯分布时序逻辑（GDTL）的任务建模，并提出了一种解决方案，不依赖于计算任何有限的抽象来模拟系统。我们将GDTL规范分解为一系列的到达-避免子任务。提出了一类容错的有限时间收敛控制障碍函数（CBFs），以保证动力系统在有限时间内几乎必然收敛到一个集合.我们使用容错有限时间收敛的CBF，以保证“到达”属性的满足。我们使用容错调零CBF确保每个子任务中的“避免”部分。这些容错CBF制定了一组线性约束的控制输入为每个子任务。我们证明了，如果系统状态估计引起的误差是有界的某一阈值，那么我们的综合控制器几乎肯定满足每个达到避免子任务的任何可能的传感器故障和攻击，从而GDTL规格是满足概率1。我们证明了我们提出的方法使用两轮移动机器人的协调数值研究。
2022-08-22 cs.SY eess.SY
A Robust Circle-criterion Observer-based Estimator for Discrete-time Nonlinear Systems in the Presence of Sensor Attacks and Measurement Noise
University of Melbourne（墨尔本大学）
本文提出了一种用于离散时间非线性系统状态估计的鲁棒圆准则观测器估计器，能够有效应对传感器攻击和测量噪声，通过设计鲁棒圆准则观测器和隔离被攻击传感器的算法实现了系统的鲁棒性。
2018-09-19 cs.SY eess.SP eess.SY
Secure State Estimation and Attack Reconstruction in Cyber-Physical Systems: Sliding Mode Observer Approach
信息物理系统（CPS）是计算资源、网络通信和物理过程的紧密耦合。它们由一组网络组件组成，包括传感器、执行器、控制处理单元和通信代理，它们为物理世界提供工具，使其变得更智能。然而，网络组件也是新的、前所未有的恶意攻击漏洞的来源。为了保护CPS免受攻击，需要考虑保护、检测和识别三个安全级别。在本章中，我们将讨论识别级别，即，安全的状态估计和具有损坏的状态和测量的CPS的攻击重建。考虑到不同的攻击计划可能会攻击状态，传感器，或两者兼而有之，不同的在线攻击重建方法进行了讨论。固定增益和自适应增益有限时间收敛观测算法，特别是滑模观测器，适用于在线重建的传感器和状态攻击。接下来，被破坏的测量和状态将被在线清除，以便阻止攻击经由控制信号传播到CPS。所提出的方法被应用到电力网络，其状态和传感器受到攻击。仿真结果表明了所提出的观测器的有效性。
2019-11-08 cs.SY eess.SY
Experimental evaluation of sensor attacks and defense mechanisms in feedback systems
在这项工作中，我们评估理论结果的可行性，最坏情况下的影响，和防御机制对隐形传感器攻击的实验设置。我们证明了，对于一个控制器与稳定的动态的隐形传感器攻击是可能的进行和理论上的最坏情况下的影响是接近实际的。然而，虽然攻击理论上应该是可能的，当控制器有积分的行动，我们表明，积分行动减慢攻击者和攻击者是不能够保持隐身，如果它没有完善的知识的控制器状态。此外，我们还研究了不同的异常检测器对攻击影响的影响，并得出结论，具有内部动态的检测器的影响较小。最后，我们使用噪声注入到控制器的动态，以揭示否则隐形攻击。
2022-04-28 cs.SY eess.SY math.OC
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
Secure State Estimation against Sparse Attacks on a Time-varying Set of Sensors
针对未知时变稀疏传感器攻击下带界噪声LTI系统的状态估计问题，提出基于分散观测器与优化融合的安全估计方案，在相关假设下保证有界误差，并经IEEE 14节点系统验证有效。
2023-07-21 cs.SY eess.SY
Model-based Randomness Monitor for Stealthy Sensor Attacks
University of Virginia（弗吉尼亚大学）
对现代自主网络物理系统（CPS）的恶意攻击可以利用有关系统动态和噪声特性的信息来隐藏，同时将系统劫持到不期望的状态。如果攻击试图隐藏在系统噪声配置文件中以保持未被检测到，则意图劫持系统的攻击者将改变传感器测量，这与系统模型的预期相矛盾。为了解决这个问题，在本文中，我们提出了一个框架来检测传感器攻击的影响下的CPS传感器测量的非随机性。具体来说，我们提出了一个运行时监视器，利用两个统计测试，Wilcoxon符号秩检验和串行独立性检验来检测测量数据中不一致的模式。对于建议的统计测试，我们提供了正式的保证和边界的攻击检测。我们验证了我们的方法，通过模拟和实验的无人地面车辆（UGV）的隐身攻击，并比较我们的框架与其他异常检测器。
2020-05-16 cs.RO cs.SY eess.SY
Attack-Resilient State Estimation with Intermittent Data Authentication
对控制系统的基于网络的攻击可能会改变传送到控制器的传感器数据，从而有效地导致控制性能的降低。因此，即使在存在对传感器测量的攻击的情况下，也能够获得准确的状态估计是至关重要的。在本文中，我们分析了弹性状态估计器（RSE）的性能时，任何子集的传感器可能会受到一个隐形攻击者。具体来说，我们考虑的系统与著名的l0为基础的RSE和两个常用的声音入侵检测器（ID）。对于具有有界噪声的线性时不变植物，我们定义了完美可攻击性（PA）的概念，当攻击可能导致无限估计误差，同时保持未被所采用的ID检测到时（即，隐身）。我们推导出必要和充分PA条件，表明即使植物是稳定的，系统也可以完全攻击。虽然PA可以通过使用标准密码机制（例如，消息认证），它们在基于网络的攻击下确保数据完整性，但是它们的连续使用强加了显著的通信和计算开销。因此，我们还研究了在存在隐形攻击的情况下，即使是间歇性使用数据认证对RSE性能保证的影响。我们表明，如果从一些传感器的消息，甚至间歇性认证，隐形攻击可能不会导致无限的状态估计错误。
2020-05-16 cs.SY eess.SY
Synthesizing Attack-Aware Control and Active Sensing Strategies under Reactive Sensor Attacks
我们考虑的概率规划问题的防御者（P1）谁可以联合查询传感器，并采取控制行动，以达到一组目标状态，同时意识到可能的传感器攻击的对手（P2）谁拥有完美的观察。为了合成一个可证明正确的，攻击感知的联合控制和主动感知策略P1，我们构建了一个随机对策图与增强状态，包括实际的游戏状态（只知道攻击者），防守者的信念关于游戏状态（由攻击者根据他的知识防守者的观察）。我们提出了一个算法来计算一个基于信念的，随机化的策略P1，以确保满足可达性目标的概率为1，在最坏情况下的传感器攻击进行了知情的P2。我们证明了算法的正确性，并举例说明。
2022-11-29 cs.GT cs.SY eess.SY
Secure Event-Triggered Distributed Kalman Filters for State Estimation over Wireless Sensor Networks
本文研究了网络物理攻击对事件触发分布式 Kalman 滤波器（DKF）的不利影响，提出基于信息论的攻击检测和元贝叶斯二阶推断方法，通过融合置信度与信任值修正后验更新律，有效剔除受损信息，增强了滤波器的弹性与安全性。
2021-11-23 cs.SY eess.SY
Characterization of Model-Based Detectors for CPS Sensor Faults/Attacks
Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
本文提出基于模型的向量累积和检测方法，用于识别故障或伪造的传感器测量。通过比较CUSUM与卡方检测方法，分析攻击对系统状态退化的影响，并量化动态检测器的优势。
2017-10-12 cs.SY eess.SY
