面向安全智能交通系统的相互依赖感知博弈论框架
计算机科学与博弈论
2020-07-14 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
未来智能交通系统（ITSs）、通信基础设施（CI）与电网（PGs）的运行将高度相互依赖。具体而言，自动驾驶网联车辆需要 CI 资源才能运行，因此通信故障会导致 ITS 车流在交通拥堵与燃油消耗方面出现非最优情况。类似地，CI 组件（例如基站（BSs））可能受为其供电的电网故障影响。因此，针对 PG 的恶意攻击可导致 CI 与 ITSs 双双失效。为此，本文在相互依赖的 PG-CI-ITS 场景下，研究 ITS 抵御经由 PG 实施的间接攻击的安全性。为防御此类攻击，相互依赖关键基础设施的管理员可在每个 BS 处配置备用电源（BPSs）以补偿攻击者造成的电力损失。然而，受预算限制，管理员在分配 BPSs 时必须结合 PG 故障风险考量各 BS 的重要性。对此，我们提出一个严谨的分析框架来建模 ITS、CI 与 PG 之间的相互依赖关系。接着，推导 PG 组件与 ITS 街道之间的一一对应关系，以刻画 PG 组件故障对街道车流最优性的影响。此外，利用 Stackelberg 博弈框架对 BPS 分配问题进行建模，并刻画了该博弈的 Stackelberg 均衡（SE）。仿真结果表明，所推导的 SE 优于任何其他 BPS 分配策略，且可随相互依赖基础设施规模呈线性时间扩展。
引用
@article{arxiv.2007.05904,
title = {Interdependence-Aware Game-Theoretic Framework for Secure Intelligent Transportation Systems},
author = {Aidin Ferdowsi and Abdelrahman Eldosouky and Walid Saad},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.05904},
year = {2020}
}
备注
11 pages, 10 figures