2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Control and Verification Methods for Secure Cyber-Physical Systems
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17K06486
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小林 孝一 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (50452115)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | サイバーフィジカルシステム / イベントベースト制御 / サイバー攻撃検知 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サイバーフィジカルシステムとは，物理システムと情報システムが相互結合したシステムである．情報システムの計算機能力を活用した高性能な制御システムを構築することが可能である．したがって，応用は電力システム，医療，交通など多岐に渡る．サイバーフィジカルシステムでは，外部からのサイバー攻撃に対するセキュリティ対策が近年特に重要になっている．また，システムの大規模化に対応する必要もある．以上を踏まえて，今年度はサイバー攻撃の検知手法の開発および事象駆動型出力フィードバック制御器の設計手法の開発に取り組んだ．
まず，サイバー攻撃の検知手法について説明する．典型的なサイバー攻撃として，状態推定の残差から検知できない不正データ注入攻撃を想定する．不正データ注入攻撃の検知手法として，センサスケジューリングに基づく手法を提案した．この手法では，状態推定に使わないセンサの情報を利用することで，不正データ注入攻撃を検知できる．また，この手法が有効になる条件を明らかにした．さらに，分散状態推定における攻撃検知方法も開発した．
次に，事象駆動型出力フィードバック制御器の設計手法について説明する．大量のセンサを有するセンサネットワークでは，制御器がデータを常時収集することは難しい．そこで，計測値が大きく変化したときのみ，制御器がデータを収集する事象駆動型の制御を考える．また，一般に制御対象の状態をすべて観測することは難しいので，出力フィードバック制御器を考える．本研究では，事象駆動型の出力フィードバック制御器をLMI（線形行列不等式）を解くことで設計する手法を提案した．LMIは凸計画問題であり，簡単に解くことができる．
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