DoS 공격에 강인한 최적 상태 추정기 설계: 연산자 기반 라벤버거 관측기 접근

초록

본 논문은 서비스 거부(DoS) 공격으로 인해 측정 채널이 부분적으로 차단되는 상황에서, 최악의 공격에 대비한 최소 추정 오차를 보장하는 상태 추정기를 설계한다. 모든 안정적인 추정기를 연산자 형태의 일반화된 라벤버거 관측기로 표현하고, 관측기 이득을 연산자(필요시 비유한)로 두어 파라미터화한다. 이후 관측기 연산자의 안정적인 팩터들을 변수로 하는 선형 프로그램을 풀어 최적 추정기를 얻는다.

상세 분석

이 연구는 사이버‑물리 시스템에서 DoS 공격을 스위칭 신호 σ(t) 로 모델링하고, 시스템을 선형 스위칭 시스템(LSS) 형태로 기술한다. 기존의 확률적·유한‑시간 접근과 달리, 저자는 무한‑시간 결정론적 프레임워크를 채택하여, 공격자가 시스템 파라미터와 현재·과거 스위칭 정보를 완전히 알았다고 가정한다. 이러한 가정 하에, 추정기의 목표는 “최악의 스위칭 시퀀스”에 대해 추정 오차 ‖x̂−x‖∞ 를 최소화하는 것이다.

핵심 기여는 두 단계에 있다. 첫째, 모든 안정적인 추정기 Tσ 를 연산자 방정식