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

无论是核电站、医院病人监护设备还是自动驾驶汽车，通过将物理程序与计算机和过程控制相结合，网络物理系统(cyber-physical systems，CPS)随处可见。然而，CPS的广泛应用也使其成为黑客攻击的主要目标。例如，简单地改变传感器的值会导致严重的损坏。因为易受恶意攻击，所以即使传感器被破坏，这种系统也需要能够提供安全和有效的过程控制。

控制系统是信息物理系统的重要组成部分。确保控制系统的灵活性和健壮性是防止恶意攻击的关键。

据国外媒体报道，近日，大邱庆北科学技术学院的Yongsoon Eun教授和现代汽车公司的同事Yechan Jeong开发出了一种估计被攻击系统弹性状态(RSE)的方法。状态估计是指通过使用传感器读数等外部变量，并使用一种称为“观测器”的数学模型来确定系统的内部状态。这是过程控制的关键步骤。虽然传感器损坏了，但仍然可以确定系统的内部状态，这称为RSE。

恩教授解释道:“如果在设计中没有考虑安全性和可靠性，你还会开自动驾驶汽车，或者住在计算机控制的发电厂附近吗？十多年来，人们一直认识到控制系统灵活性的重要性。”

在这个过程中，所有的控制系统都会受到变化或“扰动”的影响，从而导致状态估计的误差。但随着扰动的增大，误差也会增大，从而导致系统弹性的崩溃。新的RSE方法通过使用名为“位置输入观测器”(UIO)的观测器，克服了这一限制，提供了一种能够抵抗恶意攻击和外部干扰的状态估计方法。

该方法为每个传感器设计一个UIO，然后将每个UIO的估计值组合在一起，进行误差处理，从而提供系统内部状态的真实值。采用UIO的优点是无论过程受到多大的外部扰动，其估计误差总是接近于零。这与其他观测器只能提供估计值的误差范围不同。这种方法的另一个新颖之处在于，它采用了Eun教授团队新开发的技术——“部分态UIO”。这种方法的一个特点是在无法提取所有状态信息的情况下，能够提取尽可能多的内部状态信息，可以大大提高基于UIO的RSE新方法的适用性。

恩教授总结道:“这种方法在无法避免失败和攻击的情况下，为系统提供了一定程度的容忍度，使系统的功能得以平稳降级。这对设计CPS非常重要。”无论是核电站、医院病人监护设备还是自动驾驶汽车，通过将物理程序与计算机和过程控制相结合，网络物理系统(cyber-physical systems，CPS)随处可见。然而，CPS的广泛应用也使其成为黑客攻击的主要目标。例如，简单地改变传感器的值会导致严重的损坏。因为易受恶意攻击，所以即使传感器被破坏，这种系统也需要能够提供安全和有效的过程控制。

控制系统是信息物理系统的重要组成部分。确保控制系统的灵活性和健壮性是防止恶意攻击的关键。

据国外媒体报道，近日，大邱庆北科学技术学院的Yongsoon Eun教授和现代汽车公司的同事Yechan Jeong开发出了一种估计被攻击系统弹性状态(RSE)的方法。状态估计是指通过使用传感器读数等外部变量，并使用一种称为“观测器”的数学模型来确定系统的内部状态。这是过程控制的关键步骤。虽然传感器损坏了，但仍然可以确定系统的内部状态，这称为RSE。

恩教授解释道:“如果在设计中没有考虑安全性和可靠性，你还会开自动驾驶汽车，或者住在计算机控制的发电厂附近吗？十多年来，人们一直认识到控制系统灵活性的重要性。”

在此过程中，所有控制系统都将受到……的影响天使或“干扰”，这将导致错误的估计状态。但随着扰动的增大，误差也会增大，从而导致系统弹性的崩溃。新的RSE方法通过使用名为“位置输入观测器”(UIO)的观测器，克服了这一限制，提供了一种能够抵抗恶意攻击和外部干扰的状态估计方法。

该方法为每个传感器设计一个UIO，然后将每个UIO的估计值组合在一起，进行误差处理，从而提供系统内部状态的真实值。采用UIO的优点是无论过程受到多大的外部扰动，其估计误差总是接近于零。这与其他观测器只能提供估计值的误差范围不同。这种方法的另一个新颖之处在于，它采用了Eun教授团队新开发的技术——“部分态UIO”。这种方法的一个特点是在无法提取所有状态信息的情况下，能够提取尽可能多的内部状态信息，可以大大提高基于UIO的RSE新方法的适用性。

恩教授总结道:“这种方法在无法避免失败和攻击的情况下，为系统提供了一定程度的容忍度，使系统的功能得以平稳降级。这对设计CPS非常重要。”

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