异构多智能体系统针对有向符号图上指数无界攻击的信息物理防御
系统与控制
2025-05-09 v2 系统与控制
摘要
信息物理系统（CPS）在信息空间和物理空间均面临攻击。现实中，攻击者可能发起指数无界虚假数据注入（EU-FDI）攻击，该攻击破坏性更强，可能导致系统崩溃或不稳定。现有文献通常处理有界攻击信号和/或一阶导数有界的攻击信号，这使 CPS 面临重大威胁。相比之下，本文提出了一种全分布式抗攻击双层防御框架，以解决有向符号图上异构多智能体系统的二部输出包含问题，并在信息物理层（CPL）和观测器层（OL）均存在 EU-FDI 攻击的情况下进行防御。首先，我们设计了抗攻击动态补偿器，利用 OL 上通信的数据来估计领导者状态和负状态的凸组合。该抗攻击补偿器应对 OL 上的 EU-FDI 攻击，并保证领导者状态的一致最终有界（UUB）估计。然后，利用补偿器的状态，在 CPL 上设计了全分布式抗攻击控制器，以进一步应对执行器上的 EU-FDI 攻击。基于 Lyapunov 稳定性分析提供了严格的数学证明，通过在 CPL 和 OL 上抵御 EU-FDI 攻击并保持 UUB 一致性和稳定性，确立了所提双层弹性防御框架的理论严密性。最后，针对异构多智能体系统的对比案例研究验证了所提防御策略的增强弹性。
引用
@article{arxiv.2501.00990,
title = {Cyber-physical Defense for Heterogeneous Multi-agent Systems Against Exponentially Unbounded Attacks on Signed Digraphs},
author = {Yichao Wang and Mohamadamin Rajabinezhad and Yi Zhang and Shan Zuo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.00990},
year = {2025}
}