The set-based estimation has gained a lot of attention due to its ability to guarantee state enclosures for safety-critical systems. However, collecting measurements from distributed sensors often requires outsourcing the set-based operations to an aggregator node, raising many privacy concerns. To address this problem, we present set-based estimation protocols using partially homomorphic encryption that preserve the privacy of the measurements and sets bounding the estimates. We consider a linear discrete-time dynamical system with bounded modeling and measurement uncertainties. Sets are represented by zonotopes and constrained zonotopes as they can compactly represent high-dimensional sets and are closed under linear maps and Minkowski addition. By selectively encrypting parameters of the set representations, we establish the notion of encrypted sets and intersect sets in the encrypted domain, which enables guaranteed state estimation while ensuring privacy. In particular, we show that our protocols achieve computational privacy using the cryptographic notion of computational indistinguishability. We demonstrate the efficiency of our approach by localizing a real mobile quadcopter using ultra-wideband wireless devices.


翻译:由于能够保证安全临界系统的国家封闭区,基于设定的估算得到了很多关注。然而,从分布式传感器收集测量结果往往需要将基于设定的操作外包到一个聚合节点,从而引起许多隐私问题。为了解决这一问题,我们提出基于设定的估计协议,使用部分同质加密,以维护测量的隐私,并设定对估算的界限。我们认为,这是一个线性离散时间动态系统,其模型和测量不确定性是受约束的。从分布式传感器收集的测量结果由zonootopes和受约束的zoonotopes代表,因为它们可以压缩代表高维度数据集,并且根据线性地图和Minkowski添加而关闭。我们通过有选择地加密成套表述的参数,在加密域中设定加密的数据集和交叉装置的概念,从而能够在确保隐私的同时进行有保障的状态估算。我们特别表明,我们的协议实现了使用计算不易分立的加密概念的计算隐私。我们的方法是有效的,我们通过使用超宽频宽的无线装置将真正的移动四分校仪定位到本地。</s>

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