Developing a Secure Cyberphysical System for Altitude Chambers

doi:10.1155/jcnc/3664198

2026-01-01

DOI：10.1155/jcnc/3664198

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摘要

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高空气舱被用于通过创造高海拔环境来训练军民用航空人员，在此环境中监测舱内人员生命体征以评估其健康状况并识别可能需要管理的身体状况症状。人类观察员监测过程并在必要时做出反应以避免舱内人员健康受损。然而，考虑到人类观察员可能遗漏某些效应且反应速度慢于自动化设备，本研究提出设计和实现一个赛博物理系统来自动化监测过程并保护收集的数据。该系统包括一个基于物联网（IoT）的手套，内置传感器可测量脉搏率和血氧饱和度，并通过MQTT将数据发送至网关，若舱内人员出现缺氧症状，网关将激活警报。系统还包括服务器用于存储和处理收集的数据。由于该系统收集敏感的健康相关数据，其设计必须遵循构建安全物联网医疗应用的架构原则。现有关于物联网医疗应用安全的论文大多仅识别设计原则而未应用于具体实现，或仅涉及大型端到端系统的孤立组件。与此不同，本研究解决了考虑物联网医疗应用完整端到端架构的系统的设计与实现。此外，考虑到物联网设备的计算和存储限制，我们的原型运行轻量级加密算法ASCON，以提供加密和哈希功能，确保物联网设备与处理服务器之间的数据交换安全。我们的设计满足功能与安全需求，可作为用例增强开发者对设计和实现安全物联网医疗应用原则的理解。

Keyword:

data protection

internet of things

IoT-based medical system