通信干扰攻击下多智能体分布式安全控制问题研究

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近年来,多智能体系统成为控制领域的研究热点之一,其中,智能体之间运行的分布式协同控制方法依赖于实时可靠的网络通信,这也使得针对通信网络的安全攻击能够进一步对多智能体协同控制造成影响。在常见的通信网络攻击方式中,通信干扰攻击较少依赖于被攻击对象的知识,因此易于实现。在多智能体系统中,通信干扰攻击能够通过影响甚至直接阻断智能体间的信息交互,进而破坏系统的分布式控制性能。对此,本文研究了通信干扰攻击下的多智能体控制问题,提出了具有鲁棒性的分布式安全控制方法,降低了通信干扰攻击对多智能体系统的影响。本文的主要贡献如下:1)针对通信干扰攻击下主从式多智能体系统分布式控制问题,基于测距信息,提出了将未知邻居控制决策当作噪声处理,通过时变噪声估计器与无迹卡尔曼滤波器估计正常邻居的状态,并针对存在通信干扰攻击的系统设计分布式控制协议,使得该分布式控制协议能够处理正常与受干扰攻击两种场景,降低了受到通信干扰攻击的智能体与领导者之间的跟随误差。2)针对通信干扰攻击下带有小范围测距的多智能体系统的分布式控制问题,以智能体间的安全距离作为约束条件,根据多智能体系统的队形误差、估计误差对通信干扰攻击下系统中的正常智能体进行建模,提出了基于PSO的正常节点分布式编队控制算法,使得通信干扰攻击下的多智能体系统的编队效果得到改善。
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