许倩,
夏承遗,
1.天津理工大学智能计算机及软件新技术天津市重点实验室 天津 300384
2.天津理工大学学习型智能系统教育部工程研究中心 天津 300384
基金项目:国家自然科学基金(62173247)
详细信息
作者简介:张志鹏：男，1990年生，讲师，研究方向为信息物理系统的隐私分析与安全控制、博弈控制
许倩：女，1996年生，硕士生，研究方向为信息物理系统的隐私分析
夏承遗：男，1976年生，教授，研究方向为复杂网络传播、演化博弈理论、大数据分析和信息安全
通讯作者:夏承遗 xialooking@163.com
中图分类号:TP1计量
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被引次数:0
出版历程
收稿日期:2021-06-01
修回日期:2021-10-29
网络出版日期:2021-11-14
刊出日期:2021-12-10
Semi-tensor Product of Matrices-based Approach to the Opacity Analysis of Cyber Physical Systems
Zhipeng ZHANG,Qian XU,
Chengyi XIA,
1. Key Laboratory of Intelligence Computing and Novel Software Technology, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China
2. China Engineering Research Center of Learning-Based Intelligent System, Ministry of Education, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China
Funds:The National Natural Science Foundation of China (62173247)
摘要
摘要:状态不透明性作为一种重要的机密属性，能够表征入侵者窃取系统隐私信息的能力。针对带有不可观测事件的信息物理融合系统(CPSs)，该文提出一种基于矩阵半张量积(STP)的代数状态空间方法，并且分析与验证CPSs的状态不透明性。首先利用矩阵STP理论对CPSs的状态演化进行建模，得到系统的动态代数表达式，然后利用STP运算的特性，给出验证系统当前状态不透明性的充分必要代数条件。最后，通过数值仿真算例验证了方法的有效性。该文提出的基于矩阵STP方法为CPSs相关隐私分析与安全控制研究提供了一个新的思路和框架。
关键词:信息物理系统/
有限值逻辑系统/
矩阵半张量积/
当前状态不透明性/
有限自动机
Abstract:As an important confidential attribute, state opacity can characterize the ability of intruders to steal system privacy information. For the Cyber Physical Systems (CPSs) with unobservable events, an algebraic state space method based on the Semi-Tensor Product (STP) of matrices is proposed to analyze and verify the state opacity of CPSs. First, the state evolution of CPSs is modeled by STP of matrices theory, the system dynamics can be obtained as an algebraic expression, and then the characteristics of STP operation are used to give the necessary and sufficient algebraic condition to verify the current state opacity. Finally, the validity of the method is verified by a numerical simulation. The STP of matrices-based method proposed in this paper provides a new idea and framework for privacy analysis and security control of CPSs.
Key words:Cyber Physical Systems(CPSs)/
Finite value logical systems/
Semi-Tensor Product(STP) of matrices/
Current state opacity/
Finite automata
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