一 CPS攻击案例——基于脉冲宽度调制PWM的无人机攻击( 二 ) _生活百科

PWM技术是一种对模拟信号电平的数字编码方法，通过使用高分辨率计数器（调制频率）调制方波的占空比，从而实现对一个模拟信号的电平进行编码。
占空比（Duty Ratio ， Duty Cycle）表示在一个周期内，工作时间与总时间的比值。
方波示例见下图上往下数第二行

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编辑其最大的优点是从处理器（CPS种抽象为控制器）到被控对象之间的所有信号都是数字形式的，无需再进行数模转换过程；而且对噪声的抗干扰能力也大大增强（噪声只有在强到足以将逻辑值改变时，才可能对数字信号产生实质的影响），这也是PWM在通讯等信号传输行业得到大量应用的主要原因。
模拟信号能否使用PWM进行编码调制，仅依赖带宽，这即意味着只要有足够的带宽，任何模拟信号值均可以采用PWM技术进行调制编码。
在信号接收端，需将信号解调还原为模拟信号。
目前在很多微型控制器(MCU)内部都包含有PWM控制器模块。
（4）PWM信号的调制方法
参考维基百科
先介绍一下调制出的脉冲波：

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编辑调制出的脉冲波为方波， T为周期，D为一个工作循环，低值ymin ，高值ymax，波的平均值计算公式为：

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编辑算的结果为：

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很多情况下，ymin为0，所以可以简化为：

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编辑其实就是个长方形面积计算公式。。。。。。。。。
有很多调制方法，包括（太难描述，具体请看维基百科链接）：

微分调制
积分-微分调制
空间向量调制
直接转矩控制
事件比例

最简单的调制方法：只需要使用锯齿波或三角波(可以简单地使用震荡器来产生) ，以及一个比较器。当参考的信号值(图二的红色波)比锯齿波(图二的蓝色波)来的大，则脉冲调制后的结果会在高状态，反之，则在低状态。

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编辑二攻击方案研究思路术语：

intentional electromagnetic interference (IEMI) 故意电磁干扰，故意电磁干扰 (IEMI) 允许攻击者改变致动信号以干扰或控制致动器。（本文的攻击手法验证方法）
False Actuation Injection (FAI) 假致动注入（本文的攻击手法）
electromagnetic （EM）
unmanned aerial vehicle (UAV) 无人机

2.1 研究背景

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编辑无人机的CPS可以简述为上图，从上图中可以看到无人机的CPS系统主要有三个攻击点：攻击者可以利用EM波来阻碍或操纵致动数据，传感器数据或通信信号，分别见上图中的点1、2和3 。本文主要针对FAI攻击提出方案，也就是上图的点1——攻击者旨在通过IEMI阻碍或操纵致动器。
控制器通常将致动数据 (例如电动机的速度或旋转角度) 编码到的脉冲宽度调制 (PWM) 信号用于控制执行器。因此，PWM信号的完整性非常重要，因为致动数据的任何阻塞或改变都会导致物理部件的失去控制。