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dc.contributor.advisor Son, Sang Hyuk -
dc.contributor.author Gwak, Cho Rok -
dc.date.accessioned 2017-05-10T08:51:59Z -
dc.date.available 2016-02-12T00:00:00Z -
dc.date.issued 2016 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002223354 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/1424 -
dc.description.abstract Modern automotive Cyber-Physical Systems (CPS) are equipped with a variety of vehicular sensors to provide driving convenience (e.g. cruise control systems, navigation systems, and pedestrian detection systems, etc.). However, those systems are vulnerable to the CPS attacks and safety becomes a big recent issue. The malicious sensory data can cause the physical destruction of an actuator, so a robust system against sensor faults is essential for improved safety in Intelligent Transportation Systems (ITS). Therefore, this thesis proposes an anomaly detection mechanism under which performs core functions normally by detecting and filtering out the values from malfunctioning sensors. Herein it is assumed that multiple sensors measure a same physical variable. First, we can detect anomalies among the sensory readings according to the Recursive Least Squares (RLS) algorithm. We show that RLS is more suitable for the real-time operation than Least Mean Square (LMS) algorithm in Adaptive Filter. The RLS algorithm detects the anomalies whose sensor values exceed a threshold. Second, the Iterative Filtering (IF) algorithm determines a reliable average value using the normal incoming sensory readings. The average value is provided to the Proportional-Integral-Derivative (PID) controller, and it (i.e. the current speed) is compared with the reference speed while the vehicle is under the normal cruise control. Without employing the proposed mechanism, according to the experiment, a vehicular model in a simulator had the cruise control system failure and faced a fatal accident. In contrast, the cruise control system under the proposed mechanism operated normally in spite of the injected attack signals. We implemented the robust cruise control system using the combination of RLS and IF algorithms in order to detect anomalies and compute the reliable average value. ⓒ 2016 DGIST -
dc.description.tableofcontents I. Introduction 1--
II. System configuration 4--
III. Filtering Mechanism 7--
3.1. Recursive Least Square (RLS) Filtering Algorithm 8--
3.1.1. Comparison between RLS and LMS 10--
3.1.2. Anomaly Detection using RLS 14--
3.2. Iterative Filtering (IF) Algorithm 16--
3.2.1. Appropriateness of IF 21--
3.2.2. Reliable Average Decision using IF 23--
IV. Experiment and Results 26--
4.1. Experimental Environment 26--
4.2. Simulation Experiment and Results 29--
V. Conclusion and Future Work 43--
References 45
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dc.format.extent 48 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.subject Robustness -
dc.subject Intelligent Transportation Systems -
dc.subject Safety -
dc.subject Anomaly Detection -
dc.subject 강인성 -
dc.subject 지능형 교통 시스템 -
dc.subject 안전성 -
dc.subject 이상 탐지 -
dc.title Achieving Robustness by Anomaly Detection using Multiple Sensors -
dc.title.alternative 다중 센서 기반 이상 감지를 통한 강인성 획득 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/thesis.2223354 -
dc.description.alternativeAbstract 최근 자동차 사이버 물리 시스템이 많은 차량 내 센서를 탑재함에 따라, 이에 대한 공격이슈가 대두되고 있다. 다양한 센서들을 통해 운전자에게 다양한 정보를 전달함으로써 편리성을 도모하는 반면, 이를 악용할 수 있는 여지와 공격 기술들이 보고되고 있다. 이러한 공격은 액추에이터의 물리적 파괴를 야기한다. 따라서, 지능형 교통 시스템에서의 안전성 증진을 위한 강인한 시스템이 요구되었다. 본 논문에서는 이상 탐지 매커니즘을 제안하여, 공격 상황에서 이상 센서를 분별하여 핵심적인 기능을 최대한으로 유지할 수 있도록 한다. 첫 번째로, 재귀 최소 자승법을 통해 이상 상태를 감지한다. 서로 유사한 기능을 하는 적응형 필터링 알고리즘들을 비교하여 재귀 최소 자승법이 리얼타임 운용에 최적임을 밝혀내었다. 또한 이 알고리즘을 통해
다수의 센서가 비정상 상태에 있더라도 그 가운데 문턱값을 초과하는 이상 데이터를 감지할 수 있었다. 두 번째로, 반복 필터링 알고리즘을 통해 정상적인 센서 값들을 이용한 신뢰성 있는 평균 센서 값을 결정하였다. 이 값은 컨트롤러가 크루즈 컨트롤 수행을 위해 참조값과 비교하기 위해 필요한 값이며, 하나의 값으로 제공되어야 한다. 다양한 평균 값 도출 알고리즘 가운데 IF 알고리즘의 신뢰성을 평가하였다. 실험 결과, 공격 신호가 주어질 때, 제안하는 매커니즘이 적용되지 않은 경우에 크루즈 컨트롤 시스템이 실패하여 시뮬레이터 내의 자동차 모델이 사고를 당하는 것을 보았다. 반면, 제안하는 매커니즘이 적용된 크루즈 컨트롤 시스템은 공격 신호가 들어와도 정상적으로 동작함을 확인하였다. 결론적으로, 이상 감지와 신뢰성 있는 평균 센서 값도출을 위해서 재귀 최소 자승법과 반복 필터링 알고리즘을 함께 사용함으로써 공격에 강인한 크루즈 컨트롤 시스템을 구현할 수 있었다. ⓒ 2016 DGIST
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dc.description.degree Master -
dc.contributor.department Information and Communication Engineering -
dc.contributor.coadvisor Son, Joon Woo -
dc.date.awarded 2016. 2 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.date.accepted 2016-02-12 -
dc.contributor.alternativeDepartment 대학원 정보통신융합공학전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Gwak, Cho Rok -
dc.contributor.affiliatedAuthor Son, Sang Hyuk -
dc.contributor.affiliatedAuthor Son, Joon Woo -
dc.contributor.alternativeName 곽초록 -
dc.contributor.alternativeName 손상혁 -
dc.contributor.alternativeName 손준우 -
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Department of Electrical Engineering and Computer Science Theses Master

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