Range-based Multi-Robot Integrity Monitoring Against Cyberattacks and Faults: An Anchor-Free Approach

要約

マルチロボット システム (MRS) の調整は、ロボット間の効率的なセンシングと信頼性の高い通信に依存します。
ただし、これらのロボットのセンサーや通信チャネルはサイバー攻撃や障害に対して脆弱であることが多く、ロボットの個々の動作や MRS の全体的な目的が混乱する可能性があります。
この研究では、(i) MRS に影響を与えるサイバー攻撃または障害の存在を検出し、(ii) 影響を受けたロボットを特定し、(iii) ロボット間の距離測定を利用するマルチロボット完全性監視フレームワークを紹介します。
これらのロボットの結果として生じる位置推定エラーを再構築します。
提案された反復アルゴリズムは、逐次凸プログラミングと乗算器の交互方向の方法を利用して、リアルタイムの分散実装を可能にします。
私たちのアプローチは数値シミュレーションを使用して検証され、MRS 上の Gazebo で PX4-SiTL を使用して実証されています。この場合、GNSS スプーフィング攻撃により特定のエージェントが目的の位置から逸脱します。
さらに、本物の Crazyflie UAV と連携して動作する仮想 PX4-SiTL UAV で構成される異種 MRS を形成することにより、複合現実実験を通じてアルゴリズムのスケーラビリティと相互運用性を実証します。

要約(オリジナル)

Coordination of multi-robot systems (MRSs) relies on efficient sensing and reliable communication among the robots. However, the sensors and communication channels of these robots are often vulnerable to cyberattacks and faults, which can disrupt their individual behavior and the overall objective of the MRS. In this work, we present a multi-robot integrity monitoring framework that utilizes inter-robot range measurements to (i) detect the presence of cyberattacks or faults affecting the MRS, (ii) identify the affected robot(s), and (iii) reconstruct the resulting localization error of these robot(s). The proposed iterative algorithm leverages sequential convex programming and alternating direction of multipliers method to enable real-time and distributed implementation. Our approach is validated using numerical simulations and demonstrated using PX4-SiTL in Gazebo on an MRS, where certain agents deviate from their desired position due to a GNSS spoofing attack. Furthermore, we demonstrate the scalability and interoperability of our algorithm through mixed-reality experiments by forming a heterogeneous MRS comprising real Crazyflie UAVs and virtual PX4-SiTL UAVs working in tandem.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google