[发明专利]检测数据篡改攻击的车辆编队实现方法

权利要求书

1.一种检测数据篡改攻击的车辆编队实现方法，其特征在于，对车队中头车之后的成员车均以分布式方式进行控制，具体包括：

①自我运动控制：每一辆成员车以与前车保持恒定的目标间距作为控制目标，根据收到的头车和前车的状态信息及本车状态信息计算得到本车理想加速度，然后通过调整本车工况实现本车理想加速度；

②自我运动控制的同时本地构建车队运动模型，通过车队运动模型进行数据篡改攻击检测，作为切换自适应巡航控制的判断；

所述的头车和前车的状态信息及本车状态信息包括：前车加速度前车速度头车加速度头车速度本车速度本车(车辆i)与前车(车辆i-1)的实际间距d_i以及本车的目标间距d_{i_des}；

所述的控制参数，即理想加速度其中：C₁、C₂、C₃、C₄为控制相关参数；

所述的车队运动模型包括根据车队内部每一辆车的历史状态信息分别建立的车辆运动参数矩阵，该车辆运动参数矩阵与车辆上一时刻的速度和加速度的乘积于车辆当前时刻的速度和位移，其具体构建方法为：先建立每辆车的运动模型参数矩阵，再利用接收和储存的车队状态信息和最小二乘估计法在本地拟合得到车辆运动参数矩阵；

所述的每辆车的运动模型参数矩阵满足其中：T(＝t₁-t₀)为时间步长，分别为t₀、t₁时刻的速度，x^T为T时间内的位移，为T时间内的加速度；

所述的车队状态信息包括：车队中每辆车的状态信息，具体为每辆车的加速度速度和位移x_0，...，N；

所述的最小二乘估计法在本地拟合是指：其中：m为模型矩阵中的参数，表示车辆在t₀时刻的状态信息表示车辆在t₁时刻的状态信息通过迭代入多组存储的历史状态信息组即可拟合出使得误差平方最小化的参数矩阵M；

所述的数据篡改攻击检测是指：根据接收数据中的间距误差和模型预测数据与接收数据之间的误差判断接收数据是否存在篡改，即判断和同时满足时判定为存在攻击，其中：d_i，j为车辆j接收到的车辆i的实际间距，d_{i_des}为车辆i的目标间距，Thre₁和Thre₂分别为预先设定的临界阈值，d_{i_pre，j}为车辆j利用本地构建的车辆i-1和车辆i的运动模型预测的间距，其中为车辆j预测的车辆i-1在T时间内的位移；为车辆j预测的车辆i在T时间内的位移；M_{i-1_pre，j}(1，：)和M_{i_pre，j}(1，：)分别对应车辆j构建的车辆i-1和车辆i的运动模型参数矩阵的第一行。

2.根据权利要求1所述的检测数据篡改攻击的车辆编队实现方法，其特征是，所述的间距误差|d_i，j-d_{i_des}|以及间距预测误差|d_i，j-d_{i_pre，j}|均在一定连续时间(T_dec)上取平均，以过滤由头车加速度急剧变化或通信非完美性导致的误差波动，具体为：其中：N_dec为T_dec内的离散样本数，E_k为样本k对应的误差。

3.根据权利要求1所述的检测数据篡改攻击的车辆编队实现方法，其特征是，所述的切换自适应巡航控制是指：成员车依靠自身传感器感知数据来与前车保持恒定的车头时距。

4.根据权利要求1所述的检测数据篡改攻击的车辆编队实现方法，其特征是，所述的数据篡改攻击包括：

第一类攻击目的为恶意篡改通信数据使车辆不能按照目标间距行驶，第二类攻击目的为恶意篡改通信数据以掩盖第一类攻击；

所述的使车辆不能按照目标间距行驶，包括：恶意篡改头车速度自身的间距d₁、成员车速度成员车加速度

5.根据权利要求1～4中任一所述的检测数据篡改攻击的车辆编队实现方法，其特征是，每辆车的目标间距为10m，控制相关参数C₁、C₂、C₃、C₄分别为0.5、-1.5、-0.5、-1。