【摘 要】
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信息技术的广泛应用,互联网和移动互联网的深入普及,使得有关的信息物理系统（Cyber-physical system,CPS）安全成为CPS规划、建设时要面对的最重要的问题。缺乏信息安全保障的CPS将会给生产、经营、社会管理服务等方面带来损害。更为严重的是,由于信息泄露和CPS的非法入侵,金融安全、国防安全以至国家安全将面临不可预估的危害。互联网是可以实现信息共享的匿名开放系统,也是信息化社会的关
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信息技术的广泛应用,互联网和移动互联网的深入普及,使得有关的信息物理系统（Cyber-physical system,CPS）安全成为CPS规划、建设时要面对的最重要的问题。缺乏信息安全保障的CPS将会给生产、经营、社会管理服务等方面带来损害。更为严重的是,由于信息泄露和CPS的非法入侵,金融安全、国防安全以至国家安全将面临不可预估的危害。互联网是可以实现信息共享的匿名开放系统,也是信息化社会的关键基础设施。由于互联网的接入,使得无线网络组存在着恶意攻击和随机丢包这些因素,严重影响着CPS的安全运行。作为CPS中恶意攻击者使用的最常见攻击方式之一,拒绝服务（Denial of Service,Do S）攻击受到了人们广泛关注和深入研究。本文针对Do S攻击下单传感器CPS与基于多层分布式数据融合的多传感器CPS的安全检测方面进行研究,主要工作内容如下:（1）研究在不可靠信道通信CPS的补偿策略与建模问题。首先,在量测数据包发生丢失时,设计补偿策略以减小数据包丢失对系统稳定性的影响,基于伯努利模型建立存在补偿策略的CPS模型。其次,介绍卡尔曼滤波状态估计器在系统安全稳定运行时的预测更新过程与多传感器的数据融合架构。（2）针对Do S攻击下单传感器CPS的安全检测问题,结合状态估计器的估计值,设计Do S攻击的检测方案。分析Do S攻击对CPS中状态估计器和异常检测器的影响,实时监测系统状态,通过设计检测判决规则实现检测方案的设计。最后,通过数值仿真实验与欧几里得检测方法比较验证检测方案的性能。（3）介绍多传感器CPS中分布式数据融合的基本思想和主要步骤,在分布式数据融合算法的基础上,提出了一种多层分布式数据融合估计算法。通过与多层集中式数据融合估计算法进行比较,验证多层分布式数据融合估计算法的性能。（4）针对Do S攻击下多传感器CPS的安全检测问题,引入稀疏指数,对多层分布式数据融合CPS发起稀疏Do S攻击。在Do S攻击下单传感器检测方案的基础上,进一步对检测方案进行改进,以解决多层分布式数据融合CPS的安全检测问题,并对所提出的方法进行仿真实验,实验结果也验证所提出的基于多层分布式数据融合估计算法与检测算法相结合的检测方案的有效性与性能。
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