信息物理系统是利用计算、通信和控制技术,将物理空间和信息空间相结合的系统,其应用范围非常广泛,如智能电网、智能交通和环境监测等领域。由于信息物理系统的发展依托网络通信等技术,其开放性比较强,随之而来的就是不断增加的安全风险。信息物理系统的测量数据和控制数据的传送过程中,攻击者可以通过监听、篡改相关的数据从而对信息物理系统进行攻击,窃取系统的信息,破坏系统的正常运行过程。一旦系统遭到破坏,造成的损失可能对国家经济和国民生计产生恶劣影响,所以信息物理系统的安全问题受到了广泛关注,欺骗攻击的检测成为了一个需要重点研究的课题。欺骗攻击指攻击可以“欺骗”控制系统的检测器,躲避检测器的检测。本文对信息物理系统在受到欺骗攻击时的检测问题进行了研究,具体章节安排如下:第1章阐述了本课题的研究目的与意义、基本知识概述及研究现状。第2章介绍了后面证明会用到的一些定义以及相关知识。第3章设计了信息物理系统的线性欺骗攻击,提出了多传感器下线性欺骗攻击的检测方法以及状态估计方法。线性欺骗攻击可以保证攻击者不被卡方检测器检测出来,同时使系统状态的估计误差协方差增大,使系统的性能受到破坏。针对这种攻击形式,考虑在系统具有多个传感器的情况下,有一部分传感器保证绝对安全不会受到攻击,而其它的传感器有受到线性攻击的风险,如果使用一般的检测以及估计方法,没有办法达到检测效果,估计误差会逐渐增大。于是提出了利用安全部分的信息,重新构造新息序列的形式,来对有风险的数据进行检测的方法。同时提出了数据融合的方法,当新的检测机制检测到攻击时,系统状态的估计值只使用绝对安全的传感器所传递的信息,而如果没有检测到攻击,则将两部分的信息进行融合从而达到更加精准的实现状态估计的目的。第4章设计了线性时不变系统遭受到虚假数据注入攻击时的检测方法。这种攻击可以对系统状态造成破坏,使系统的状态估计误差随着时间的增加而趋于无穷,同时使残差保持在一定范围内从而不被检测器所检测到。由于这种形式的攻击不会使系统的残差发生明显的变化,使用卡方检测器检测残差没有办法准确检测出攻击的存在,于是在本章中,提出了一种攻击检测方法,即通过将传感器数据乘以编码矩阵的方法,保证了系统可以及时检测出攻击的存在。此外我们提出了一种能够达到检测目标的编码矩阵的设计方法。第5章分别站在攻击者和防守者的角度设计了针对输出跟踪系统的虚假数据注入攻击以及对该攻击的检测方法。针对输出跟踪系统,分别设计了对传感器数据以及对控制器数据和传感器数据同时进行的虚假数据注入攻击。攻击可以使虚假的输出值跟踪到设定值,而真实的输出值远远偏离设定值,同时能够不被基于残差检验的卡方检测器检测出。在设计攻击形式的过程中,分析了如果要成功的达到攻击的目的,系统参数需要满足怎样的条件。然后设计了应对攻击的检测方法。经过仿真验证,按照本章所设计的方法,当有攻击的时候,系统残差会很快增大,足以在很短的时间内检测到攻击者对系统的攻击。最后,对本文所做的主要工作进行了总结,并指出了有待解决的问题。