(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210880063.5 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市碑林区友谊西 路127号 (72)发明人 金增旺　韩志晨　张盛兵　张艳宁　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 高博 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种信息物理系统事件触发状态估计方法 及系统 (57)摘要 本发明公开了一种信息物理系统事件触发 状态估计方法及系统， 构建用于进行安全状态估 计的信息物理系统的动力学模型； 根据攻击达成 的目的构建系统遭受的随机欺骗模 型； 基于动力 学模型确定用于决定系统测量是否传输给远程 估计器的事件触发阈值； 将动力学模 型和随机欺 骗模型， 以及事件触发阈值带入两阶段安全状态 估计方法， 进行信息物理系统的安全状态估计和 攻击辨识； 随系统运行时间重复直至系统运行时 间结束， 并输出信息物理系统的安全状态估计。 本发明实现了系统安全状态估计的能耗估计精 度和通讯能耗之间的平衡， 并同时保证了攻击辨 识的准确性。 权利要求书2页 说明书10页 附图4页 CN 115099065 A 2022.09.23 CN 115099065 A 1.一种信息物理系统事 件触发状态估计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 构建用于进行安全状态估计的信息物理系统的动力学模型； S2、 构建信息物理系统的随机欺骗模型； S3、 基于步骤S1中构建的动力学模型， 确定用于决定系统测量是否传输给远程估计器 的事件触发阈值； S4、 将步骤S1得到的动力学模型和步骤S2得到的随机欺骗模型， 以及步骤S3中确定的 事件触发 阈值带入两阶段安全状态估计方法， 进 行信息物理系统的安全状态估计和攻击辨 识； S5、 随系统运行时间重复步骤S4， 直至系统运行时间结束， 并输出信息物 理系统的安全 状态估计。 2.根据权利要求1所述的信息物理系统事件触发状态估计方法， 其特征在于， 步骤S1 中， 动力学模型为： xk+1＝Axk+Buk+Fak+qk yk＝Cxk+rk 其中， xk为系统当前状态向量(注： xk,i表示k时刻状态向量中第i个值)， xk+1为系统下一 时刻状态向量， yk为系统测量向量， A、 B、 C和F是具有适当维度的系统矩阵， uk为系统的控制 输入， qk和rk是互不相关的零均值高斯噪声。 3.根据权利要求1所述的信息物理系统事件触发状态估计方法， 其特征在于， 步骤S2 中， 系统遭受的随机欺骗模型 具体为： ak+1＝ak+wk 其中， ak+1为下一时刻的攻击向量， ak为当前时刻的攻击向量， wk是和qk、 rk互不相关的零 均值高斯噪声。 4.根据权利要求3所述的信 息物理系统事件触发状态估计方法， 其特征在于， 系统噪声 qk、 观测噪声rk和攻击噪声wk具有以下关系： 其中， Q， R， W 为高斯噪声序列qk、 rk和wk的方差， δkj为克罗内克积。 5.根据权利要求1所述的信息物理系统事件触发状态估计方法， 其特征在于， 步骤S3 中， 采用事件触发通信策略， 将当前时刻的测量值yk与传输到远程估计器 的最后一个测量 值 进行比较， 然后确定是否发送当前时刻的测量值， 当随机变量ηk＝1时， 事件被触发， 测量值yk被发送到远程估计器并用于更新测量状态 当随机变量ηk＝0时， 远程估 计器将使用先 前发送的测量作为测量更新 6.根据权利要求5所述的信 息物理系统事件触发状态估计方法， 其特征在于， 随机变量 ηk具体为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115099065 A 2其中， T为矩阵转置符号， ρ 是决定测量数据是否传输的触发阈值。 7.根据权利要求5所述的信息物理系统事件触发状态估计方法， 其特征在于， k时刻用 于系统安全状态估计的测量状态 更新为： 8.根据权利要求1所述的信息物理系统事件触发状态估计方法， 其特征在于， 步骤S4 中， 信息物理系统的安全状态估计具体为： 其中， xk+1|k+1为系统安全状态估计输出， 为修正的无偏系 统安全状态估计输出， 为修正的无偏系统安全状态估计的一步预测， 为修正的无偏系统安全状态估计增 益， 为估计与测量之间的残差， 为修正的无偏系统安全状态估计协方差， 为 修正的无偏系统安全状态估计的一 步预测协方差， Λk+1|k， Λk+1|k+1和Sk为耦合算子。 9.根据权利要求1所述的信息物理系统事件触发状态估计方法， 其特征在于， 步骤S4 中， 信息物理系统攻击辨识具体为： ak+1|k＝ak|k 其中， ak+1|k+1为攻击辨识输出， ak+1|k为攻击的一步预测， ak|k为上一时刻 攻击辨识输出， 为攻击辨识输出 的协方差， 为攻击一步预测的协方差， 为上一时刻攻击辨识 输出的协方差， 为攻击辨识增益， Hk+1|k， Hk+1|k+1为耦合算子。 10.一种信息物理系统事 件触发状态估计系统， 其特 征在于， 包括： 系统模块， 构建用于进行安全状态估计的信息物理系统的动力学模型； 构建模块， 构建信息物理系统的随机欺骗模型； 触发模块， 基于系统模块中构建的动力学模型， 确定用于决定系统测量是否传输给远 程估计器的事件触发阈值； 判断模块， 将系统模块得到的动力学模型和构建模块得到的随机欺骗模型， 以及触发 模块中确定的事件触发阈值带入两阶段安全状态估计方法， 进行信息物理系统的安全状态 估计和攻击辨识； 估计模块， 随系统运行时间重复判断模块， 直至系统运行时间结束， 并输出信 息物理系 统的安全状态估计。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115099065 A 3