This paper investigates the resilient control, analysis, recovery, and operation of mobile robot networks in time-varying formation tracking under deception attacks on global positioning. Local and global tracking control algorithms are presented to ensure redundancy of the mobile robot network and to retain the desired functionality for better resilience. Lyapunov stability analysis is utilized to show the boundedness of the formation tracking error and the stability of the network under various attack modes. A performance index is designed to compare the efficiency of the proposed formation tracking algorithms in situations with or without positioning attacks. Subsequently, a communication-free decentralized cooperative localization approach based on extended information filters is presented for positioning estimate recovery where the identification of the positioning attacks is based on Kullback-Leibler divergence. A gain-tuning resilient operation is proposed to strategically synthesize the formation control and cooperative localization for accurate and rapid system recovery from positioning attacks. The proposed methods are tested using both numerical simulation and experimental validation with a team of quadrotors.


翻译:本文调查了移动机器人网络在对全球定位系统进行欺骗式袭击的情况下在时间变化的形成过程中的弹性控制、分析、恢复和运行情况;介绍了当地和全球跟踪控制算法,以确保移动机器人网络的冗余,并保留提高复原力所需的功能;利用了Lyapunov稳定性分析,以显示各种攻击模式下形成跟踪错误的界限和网络的稳定性;设计了一个性能指数,以比较在有或没有定位攻击的情况下拟议的形成跟踪算法的效率;随后,根据扩展的信息过滤器,提出了一种无通信分散式合作本地化方法,用于定位估计恢复情况,其中定位攻击的识别以Kullback-Lebelr差为基础;提议了一种具有增益调整性的行动,从战略上将形成控制与合作本地化结合起来,以便准确和快速地从定位攻击中恢复系统;拟议方法通过数字模拟和实验验证与一个四重体小组进行测试。

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