二阶状态幻觉：用于多代理系统编队控制中对抗攻击缓解的框架
摘要
随着多代理系统（MAS）在自主交通、灾后救援和智慧城市等关键基础设施中的部署日益增多，对抗性攻击具有鲁棒性的编队控制机制备受迫切需求。传统的基于共识的控制器虽然在名义条件下有效，但对数据操纵、传感器欺骗和通信故障高度脆弱。为此，我们提出了二阶状态幻觉（Second-Order State Hallucination, SOSH），一种通过分布式残差监控检测被攻击代理，并通过替换被攻击状态的预测二阶近似来维持编队稳定性的新型框架。与需要显著重构或引起长时间暂态的现有缓解策略不同，SOSH 提供了一种基于二阶泰勒展开的轻量级、去中心化的纠正机制，实现快速且可扩展的鲁棒性。我们通过严格的Lyapunov 稳定性分析，证明了即使在持续攻击下，编队误差也保持指数有界，前提是幻觉参数满足明确条件。对5代理完全图编队的广泛蒙特卡洛实验表明，SOSH 在速度收敛、稳态误差和暂态恢复方面优于 established robust control schemes，包括 W-MSR 和 Huber-based 共识滤波器。我们的结果确认，SOSH 在理论鲁棒性和实际可部署性之间取得了良好平衡，为保障多代理系统编队免受高级对抗威胁的安全提供了有前景的方向。
引用
@article{arxiv.2506.17283,
title = {Second Order State Hallucinations for Adversarial Attack Mitigation in Formation Control of Multi-Agent Systems},
author = {Laksh Patel and Akhilesh Raj},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.17283},
year = {2025}
}
备注
6 pages, 2 figures, 1 table; presented at the 24th Annual High School Research Symposium; winner of the People's Choice Award; oral presentation at the 3rd International Mathematics and Statistics Student Research Symposium; accepted to the National Consortium of Secondary STEM School's 2025 Student Research Conference with full travel funding