现代汽车合作研发新方法 保护自动驾驶汽车等不受攻击影响
智能车联
2021-08-25 10:01
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无论是核电站、医院的病人监控设备还是自动驾驶汽车,将物理程序与计算机和过程控制集成在一起,即信息物理系统(CPS)随处可见。不过,CPS的广泛应用也使其成为黑客攻击的主要目标,例如,只简单改变一个传感器的值就能够造成严重破坏。由于容易受到恶意攻击,因此此类系统需要能够在传感器被破坏的情况下,仍然能够提供安全且有效的过程控制。


控制系统是信息物理系统(CPS)的重要组成部分。 确保控制系统具有弹性和鲁棒性是阻止恶意攻击的关键


据外媒报道,最近,韩国大邱庆北科学技术研究院(Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)的Yongsoon Eun教授与现代汽车公司的同事Yechan Jeong针对受到攻击的系统,研发了估计系统弹性状态(RSE)的方法。状态估计指的是利用传感器读数等外部变量,采用名为“观察者”的数学模型确定系统的内部状态。这是过程控制的关键步骤。尽管传感器受到破坏,仍然可以确定一个系统的内部状态时,就称为RSE。


Eun教授解释道:“如果在设计中没有考虑到安全性与可靠性,你还会驾驶自动驾驶汽车或者住在由电脑控制的发电厂附近吗?近十多年来,人们一直都认识到控制系统具有弹性的重要性。”


在这个过程中,所有控制系统都会受到变化或“扰动”的影响,从而导致在估计状态时产生误差。不过,随着扰动的增加,误差也会增加,进而导致系统弹性的崩溃。采用名为“位置输入观察者”(UIO)的观测器,新型RSE方法就克服了这一限制,并提供了能够抵御恶意攻击以及外部扰动的状态估计方法。


在该方法中,为每个传感器都设计了一个UIO,然后将每个UIO的估计值结合在一起,并对误差进行处理,从而提供系统内部状态的真实值。采用UIO的好处是,其估计误差总是接近于0,无论外部对过程有多大的扰乱。这与其他只能够提供估计值误差范围的观测器不同。该方法的另一个新颖之处在于,其采用Eun教授团队新研发的技术——“部分状态UIO”。该方法的特点之一是,当无法提取所有状态信息时,其能够尽可能多地提取有关内部状态的部分信息,这可以极大地提高基于UIO的新型RSE方法的适用性。


Eun教授总结道:“该方法为系统在无法避免出故障和被攻击的情况下,提供了一定程度的容忍度,让系统的功能能够平稳退化。这对于设计CPS而言,至关重要。”


来源:盖世汽车网