基于傳感器的自動(dòng)控制技術(shù)現已應用于數百種應用，如車(chē)輛事故預防，農業(yè)監控和自平衡機器人。但隨著(zhù)傳感器與環(huán)境的互動(dòng)增加，控制系統能夠更準確地“看到”，“傾聽(tīng)”和“感知”他們的環(huán)境，網(wǎng)絡(luò )攻擊的可能性也在增長(cháng)。

為了應對這種危險， 三菱電機開(kāi)發(fā)出了它認為是第一種用于檢測系統受到攻擊時(shí)傳感器測量中出現的不一致的傳感器安全技術(shù)。發(fā)展得到了日本新能源和工業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)組織(NEDO)的支持。

自動(dòng)控制系統的關(guān)鍵組件是 傳感器融合技術(shù)。它通過(guò)組合來(lái)自多個(gè)傳感器的數據來(lái)產(chǎn)生比從各個(gè)傳感器獲取數據并單獨使用的更準確的信息。例如，通過(guò)組合汽車(chē)中多個(gè)傳感器的數據，結果可以更準確地估算汽車(chē)的速度，從而改善對性能和可靠性的更好控制。

“直到現在，人們一直認為傳感器融合算法非常強大，因為它們集成了來(lái)自多個(gè)傳感器的數據而不容易受到攻擊，”位于東京以南60公里的Ofuna的三菱電機信息技術(shù)研發(fā)中心經(jīng)理Takeshi Yoneda說(shuō)。“此外，由于傳感器融合算法很復雜，因此很難評估它們在實(shí)際測試中的安全性。”

因此，他說(shuō)沒(méi)有開(kāi)發(fā)出有效的 傳感器融合系統 網(wǎng)絡(luò )攻擊對策。為了測試這些系統的脆弱性，三菱研究人員建立了一個(gè)實(shí)驗評估環(huán)境，使不同的傳感器受到各種網(wǎng)絡(luò )攻擊。例如，加速度計和陀螺儀易受聲波干擾，而磁力計可以使用磁信號發(fā)生器進(jìn)行攻擊。

在今年2月舉行的三菱電機技術(shù)開(kāi)放日，研究人員使用小型無(wú)人機演示了攻擊檢測算法的工作原理。

為了在飛行過(guò)程中保持穩定和航向，大多數無(wú)人機使用陀螺儀，加速度計和磁力計。來(lái)自加速度計和磁力計的數據被組合并實(shí)時(shí)與來(lái)自陀螺儀的數據進(jìn)行比較。在正常情況下，Yoneda表示兩個(gè)結果具有高度相關(guān)性，并且使用智能濾波器(如卡爾曼濾波器)校正兩者之間的任何差異。然后，傳感器融合算法使用新的組合結果來(lái)產(chǎn)生精確的傾斜數據，以控制無(wú)人機的滾轉，俯仰和偏航。

在組合的加速度計和磁力計數據經(jīng)歷來(lái)自環(huán)境或無(wú)人機本身的間歇性噪聲的情況下，控制系統僅使用來(lái)自陀螺儀的數據來(lái)阻擋那些輸入，直到情況再次恢復正常。

“這是因為這種機制看起來(lái)很可靠，傳感器融合系統在噪聲或攻擊信號方面被認為是穩健的，”Yoneda說(shuō)。“但是，我們現在已經(jīng)證明這些系統可能受到攻擊。”

在之前的測試中，研究人員使用了一個(gè)評估板，它有一個(gè)傾斜傳感器，采用陀螺儀，加速度計和磁力計。對于開(kāi)放日的演示，研究人員首次使用可編程無(wú)人機。然而，他們無(wú)法為包含磁力計的演示獲得合適的無(wú)人機，因此只有加速度計最初受到超聲波攻擊。

這次攻擊在加速度計和陀螺儀數據之間產(chǎn)生了足夠大的差異，嵌入在傳感器融合算法軟件中的攻擊檢測算法檢測到兩個(gè)數據集之間的持續變化并被踢入。結果： 融合算法完全依賴(lài)于當無(wú)人機切換到故障安全模式時(shí)，來(lái)自陀螺儀的數據并在任何損壞完成之前安全著(zhù)陸。

在第二次演示中，缺少攻擊檢測算法，陀螺儀和加速度計受到單獨的超聲信號的攻擊?？刂葡到y試圖用假信號控制無(wú)人機的姿態(tài)，變得困惑，無(wú)人機翻滾到地面。

“我的同事Shoei Nashimoto首先了解傳感器攻擊干擾傾斜數據，”Yoneda說(shuō)。“當你知道這一點(diǎn)時(shí)，對策很簡(jiǎn)單，可以實(shí)現，一般可以應用于傳感器融合控制系統。所以它可以用于很多應用程序。“

Yoneda還指出，探測器算法很緊湊 - 只需幾十行代碼。“這意味著(zhù)我們可以以低成本實(shí)現它，因為不需要修改硬件。”

三菱的目標是明年將該技術(shù)商業(yè)化; 它將在自己的產(chǎn)品中使用它，并可能將其許可給其他汽車(chē)，無(wú)人機和類(lèi)人機器人制造商。