四川大学张瑞梅获国家专利权
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龙图腾网获悉四川大学申请的专利一种CPS抵御FDIA的安全检测和控制的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119254456B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411107756.6,技术领域涉及:H04L9/40;该发明授权一种CPS抵御FDIA的安全检测和控制的方法是由张瑞梅;王镨迎设计研发完成,并于2024-08-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种CPS抵御FDIA的安全检测和控制的方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种CPS抵御FDIA的安全检测和控制的方法,涉及深度强化学习和安全控制技术领域,方法包括:CPS环境初始化;CPS状态获取;利用局部测量值和局部估计值计算局部差异;通过基于改进的PPO算法的深度强化学习进行阈值分析,并将动态阈值和计算出的局部差异进行比较,确定CPS是否受到攻击;并采用事件触发的模型预测控制方法进行干预,以抵御FDIA对CPS的攻击。本发明能够根据环境变化和历史数据自动调整检测策略,从而适应各种不同的攻击模式;且增强了DRL算法的鲁棒性,提高了系统的安全性和可靠性;还能够在检测到FDIA后快速启动,对系统进行预测和调整,从而快速恢复系统的稳定性。
本发明授权一种CPS抵御FDIA的安全检测和控制的方法在权利要求书中公布了:1.一种CPS抵御FDIA的安全检测和控制的方法,其特征在于,包括: 步骤A、CPS环境初始化; 步骤B、CPS状态获取; 获取当前的CPS状态并计算局部测量值yk; 收集所计算出的局部测量值yk,并通过扩展卡尔曼滤波器计算局部估计值利用局部测量值和局部估计值计算局部差异δk; 步骤C、通过基于改进的PPO算法的深度强化学习进行阈值分析,并将动态阈值λ和步骤B中计算出的局部差异δk进行比较,确定CPS是否受到攻击; 所述步骤C中,对PPO算法进行改进,通过在actor层的状态输入中引入对抗性样本实现,具体步骤为: C301、定义目标分布Pi,表示所需模型输出的分布,其中,Pi=1as,as表示空间的大小; C302、在actor网络上进行单次正向传播,输入当前CPS状态,获得模型输出Qi,表示动作上的概率分布;还包括:在actor网络中,当前状态下通过将概率与步骤B中计算得到的差异δk进行比较,确定CPS是否受到攻击,并决定当前执行的动作ak; C303、计算目标分布Pi和模型输出Qi之间的KL散度: 其中,DKLP||Q为目标分布Pi和模型输出Qi之间的KL散度; C304、把KL散度作为损失,计算损失的梯度对模型参数通过反向传播,并结合计算梯度与原始样本生成敌对的扰动: 其中,是对抗性样本的估计值;sk是对抗性样本;ε是控制扰动大小的一个小的正数;是KL散度的梯度; 将这些生成的对抗性样本的估计值合并到actor网络的训练数据集中,使模型能够学习区分正常样本和对抗性样本; C305、在PPO算法的critic网络中,计算优势函数; 优势函数表明了在当前状态下的动作ak与由critic网络估计的状态值所提供的基线相比的优势;在改进后的PPO算法中,利用优势函数计算更新参与者网络策略的损失,指导策略改进过程; 步骤D、采用事件触发的模型预测控制方法进行干预,以抵御FDIA对CPS的攻击。
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