[發明專利]一種虛假數據注入攻擊的多智能體系統跟蹤控制方法

在審

• 申請號: 202011318234.2
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112327632A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 宋承霖;譚沖;崔胤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種虛假數據注入攻擊的多智能體系統跟蹤控制方法，屬于網絡化多智能體系統技術領域?？紤]了前向通道和反向通道網絡引起的延遲，通過設計誤差系統，利用基于卡爾曼濾波器的網絡預測控制方案，用以解決現有技術中不能保證在遭受雙通道虛假數據注入攻擊下的網絡化多智能體系統的安全性問題。

技術領域

本發明涉及多智能體系統跟蹤控制方法，屬于網絡化多智能體系統技術領域。

背景技術

由于信息技術的快速發展，被控對象的分布范圍逐漸增大，傳統的點對點傳輸數據已不再實用，采用共享網絡實現被控對象之間數據傳輸的網絡化系統就應運而生，并迅速發展。

網絡化多智能體系統已廣泛應用于智能機器人、無人機編隊控制、智能電網、智能交通等多個方面，它提高了系統的靈活性和效率，降低了維護成本。在反饋環中插入通信網絡(尤其是無線網絡)有很多優點，但同時也使得網絡化多智能體系統遭受攻擊的可能性大大增加。因此，對于網絡化多智能體系統的安全防護就變得極其重要，所以在網絡化多智能體系統的被控對象設計中要權衡系統的穩定性，可用性和安全性問題。

由于全球共享網絡的開放，當網絡攻擊發生時，網絡化多智能體系統變得非常脆弱。網絡攻擊會降低通信網絡的服務質量或破壞閉環系統的穩定性。因此，如何設計一種針對網絡攻擊的策略，以確保網絡化多智能體系統的安全性的問題，具有很大的挑戰性。

發明內容

本發明的目的是提供一種虛假數據注入攻擊的多智能體系統跟蹤控制方法，利用基于卡爾曼濾波器的網絡預測控制方案，用以解決現有技術中不能保證在遭受雙通道虛假數據注入攻擊下的網絡化多智能體系統的安全性問題。

為解決上述問題，本發明的技術方案實施如下：

(1)設計網絡化多智能體系統的系統模型；

(2)設計網絡化多智能體系統的輸出跟蹤誤差系統；

(3)設計一種基于卡爾曼濾波器的網絡預測輸出跟蹤控制方案；

(4)設計雙通道虛假數據注入攻擊模型。

所述的步驟一為：

假設系統模型由以下線性系統描述：

x_i(k+1)＝Ax_i(k)+Bu_i(k)+w_i(k)

y_i(k)＝Cx_i(k)+v_i(k)

其中x_i(k)∈Rⁿ為系統狀態，u_i(k)∈R^m為控制輸入，y_i(k)∈R^q為測量輸出，w_i(k)∈Rⁿ為系統噪聲，v_i(k)∈R^q為測量噪聲，A、B、C為有合適維度的系統矩陣，w_i(k)、v_i(k)為不相關的高斯白噪聲；假設(A,C)能觀，(A,B)能控，且為行滿秩。

所述的步驟二為：

定義輸出跟蹤誤差e_i(k)＝r_i(k)-y_i(k)，其中r_i(k)∈R^q為參考輸入；由系統模型的線性系統描述和輸出跟蹤誤差可得：

e_i(k+1)＝e_i(k)-CAΔx_i(k)-CBΔx_i(k)+Δr_i(k+1)-CΔw_i(k)-Δv_i(k+1)