基于人工免疫系统的车联网车辆异常行为检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种车联网车辆异常行为的智能检测方法，包含如下几个阶段：信息收集和一致性检查阶段：由路边单元收集附近车辆广播的基本信息，完成车辆信息的一致性检查工作；基于人工免疫系统的车辆异常行为检测及追踪阶段：每个路边单元利用人工免疫系统对车辆行为进行划分，并报警及后续追踪。本发明专利技术能够实时的对大范围、分布式车联网中的车辆行为进行自动化监测，分析多种车辆行为异常，并由控制中心完成决策与处理。相比于现有的通过人工分析传输数据进行检测等方式，本发明专利技术具有更高的检测效率，监测范围更广，反应迅速，并且降低了人工操作产生的人力成本。本发明专利技术还公开了一种相应的智能检测系统。

【技术实现步骤摘要】
基于人工免疫系统的车联网车辆异常行为检测方法及系统
本专利技术涉及基于车联网的车辆行为检测技术，特别涉及一种基于人工免疫系统树突细胞算法的车辆异常行为智能检测方法及其系统。
技术介绍
物联网(IoT)在过去几年内快速发展，车联网(VANET，VehicularAd-hocNetwork，即车载自组织网络)，是一种典型的物联网模式。在车联网中，车辆节点相互通信以交换与自身状态相关的信息，车辆节点与路边单元(RSU)进行通信，以获取关于道路交通状况、车库停车状态、天气播报和事故易发道路报告等信息。以上所有信息都用于帮助驾驶人员做出高效正确的行车决定。然而，车联网中车辆具有高移动性，致使网络拓扑快速改变。车联网的安全与驾驶员、乘客的人身安全密切相关。因此，对信息传输的实时性和可靠性提出了较高的要求。此外，在享受车联网带来的便利的同时，破化分子也可以利用这种车联网技术造成不同程度的攻击。例如，破坏分子可以通过互联网远程控制车辆；改变车辆的速度或行驶方向；车辆处于超速状态将导致事故风险，并破坏道路交通正常秩序。如果这个破坏分子是未经授权的用户，那么通过防火墙，身份验证，数据加密，访问控制等一些常规的防御技术就能被检测出来。但是如果这个破坏分子来自车联网内部，其伪装成一个值得信赖的车辆节点，这对车联网整体而言将更具有破坏性。当前对车辆行为的异常检测主要采用人工视频监视的方法，存在诸多弊端，对监控系统的图像分析需要很长时间，检测效果有限。当车辆节点数量众多时，仅靠人工的方法会造成巨大的工作量和较高的误检率。少量检测采用对传输数据进行分析的方式，但多是针对某种特定的行为异常。本专利技术的目的在于克服现有检测技术的缺点与不足，提供一种智能的适合大规模、分布式车联网环境的自动车辆异常行为检测方法及其系统。
技术实现思路
本专利技术提出了一种车联网车辆异常行为的智能检测方法，包括如下阶段：信息收集阶段：在交通路线周围设置路边单元，利用所述路边单元收集附近车辆广播的车辆基本信息并检查车辆信息的一致性；检测追踪阶段：所述路边单元利用人工免疫系统将车辆行为划分为正常车辆行为和异常车辆行为，并针对异常车辆行为进行报警及后续追踪。本专利技术提出的所述车联网车辆异常行为的智能检测方法中，信息收集阶段具体包括如下步骤：步骤A1：在车辆上安装用于获取车辆基本信息的片上控制单元，在交通路线周围设置可与所述片上控制单元通信的路边单元；开启所述片上控制单元和所述路边单元；步骤A2：所述片上控制单元向空间内以无线传播方式广播车辆的基本信息，基本信息包含：该车的地理坐标、瞬时行驶方向、瞬时速度、瞬时加速度；步骤A3：所述路边单元连续接收通讯范围内所有车辆的基本信息；步骤A4：所述路边单元检查所收集的消息是否满足车联网协议所规定的消息格式，如果消息格式正确，则将消息按车辆编号和时间信息进行划分，检查相同时间点同一辆车的消息内容是否一致；如果消息格式不符合规范或者相同时间点同一辆车的消息内容不一致时，产生报警信息并直接发送报警内容到控制中心。本专利技术提出的所述车联网车辆异常行为的智能检测方法中，在步骤A3中，车辆进一步接收通信范围内其他车辆所广播的基本信息，并转送至其通信范围内的路边单元中。本专利技术提出的所述车联网车辆异常行为的智能检测方法中，在步骤A4中，所述路边单元进一步解析收集到的基本信息中的数据内容，将地理坐标、瞬时行驶方向、瞬时速度、瞬时加速度与所在路况进行关联转化为车辆行为。本专利技术提出的所述车联网车辆异常行为的智能检测方法中，检测追踪阶段具体包括下述步骤：步骤B1：所述路边单元通过运行针对车联网特性设计的基于人工免疫系统的车辆异常行为检测方法，对收集到的车辆基本信息进行分析；步骤B2：路边单元将报警信息发送给控制中心，由控制中心做出决策，并对于可疑车辆进行后续追踪。本专利技术提出的所述车联网车辆异常行为的智能检测方法中，基于人工免疫系统的车辆异常行为检测方法包括以下一种或多种方式的任意组合：基于阴性选择算法检测方法：预先定义正常车辆状态的数据范围，统一化处理所收集的数据；经过参数训练获得若干用于检测异常车辆的检测器，所述检测器用于匹配被检车辆的车辆参数，当两者匹配程度超过阈值时检测到非正常车辆；基于树突细胞算法检测方法：初始化车联网环境下待检测车辆的状态，初始为正常行驶；通过检测车辆在一定时间段内出现异常状态的次数并根据不同状态对应的权重确定非正常车辆；基于克隆选择优化算法检测方法：参考生物界遗传学的克隆选择过程，该方法是一种基于机器学习的优化方法，用于提高阴性选择算法的检测性能。通过对阴性选择算法中的检测器进行“选择”、“交叉”、“变异”操作得到检测效果更好的检测器，参与后续检测过程。本专利技术提出的所述车联网车辆异常行为的智能检测方法中，所述检测追踪阶段中步骤B2具体包括下述步骤：步骤C1：每个位于路边单元中的基于人工免疫系统的车辆异常行为检测单元将检测的行为异常车辆信息通过因特网发送给控制中心；步骤C2：控制中心做出决策，对异常的车辆进行处理，并将可疑的车辆信息缓存，对可疑的车辆继续追踪并检测其行为，当其出现异常时触发相应处理策略；步骤C3：控制中心实时地将决策结果通过因特网发布到每个路边单元；步骤C4：每个路边单元实时的将决策的结果发送给所有其通讯范围内的车辆片上单元。本专利技术还提出了一种基于人工免疫系统的车联网车辆异常行为检测系统，包括安装有片上控制单元可互相通讯的车辆，在交通路线周围设置的一个以上路边单元和控制中心所组成的车联网；其中，所述片上控制单元包括：用于广播该车辆基本信息的消息发送单元；用于接收其他车辆基本信息的消息接收单元；用于转发其他车辆基本信息的消息转发单元；所述路边单元包括：用于获取车辆的基本信息的信息获取单元；用于检测基本信息一致性的一致性检测单元；用于检测异常车辆的人工免疫检测子系统；其中，包括树突细胞检测单元、阴性选择单元与克隆选择优化单元；用于发出报警信息的报警单元；所述控制中心包括：用于存储和备份数据的信息缓存单元；及用于最终决策的决策单元。本专利技术提出的所述的车联网车辆异常行为的智能检测方法，其特征在于，所述车辆行为状态包含：正常行驶(在道路通畅的情况下，车辆无任何违反交通管理规定地行驶)、拥堵情况下缓慢行驶、超车、超速(超出当前道路车道限制的最大车速限制)、非法变道(不按规定方法变换车道、驶入禁止当前车辆行驶的车道、驶入禁止通行的车道)、紧急刹车、逆向行驶、闯红灯。本专利技术的有益效果：本专利技术通过利用车联网便利的信息传递功能和人工免疫系统的智能化，分析多种车辆行为异常，提高检测效率，降低误检率。附图说明图1(a)是本专利技术基于的车联网模型缩略图。图1(b)是信息收集和信息发布的微观放大图。图2(a)基于人工免疫系统阴性选择算法的入侵检测系统及基于克隆选择算法优化的流程图。图2(b)生物界遗传学的克隆选择优化过程。图3是本专利技术中基于树突细胞算法的路边单元的检测方法流程图。具体实施方式结合以下具体实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明。实施本专利技术的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本专利技术没有特别限制内容。本专利技术中有关的技术术语所代表的含义如下：VANET表示VANET(Vehicu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于人工免疫系统的车联网车辆异常行为检测方法，其特征在于，包括如下阶段：信息收集阶段：在交通路线周围设置路边单元，利用所述路边单元收集附近车辆广播的车辆基本信息并检查车辆信息的一致性；检测追踪阶段：所述路边单元利用人工免疫系统将车辆行为划分为正常车辆行为和异常车辆行为，并针对异常车辆行为进行报警及后续追踪。

【技术特征摘要】
1.一种基于人工免疫系统的车联网车辆异常行为检测方法，其特征在于，包括如下阶段：信息收集阶段：在交通路线周围设置路边单元，利用所述路边单元收集附近车辆广播的车辆基本信息并检查车辆信息的一致性；检测追踪阶段：所述路边单元利用人工免疫系统将车辆行为划分为正常车辆行为和异常车辆行为，并针对异常车辆行为进行报警及后续追踪。2.根据权利要求1所述的基于人工免疫系统的车联网车辆异常行为检测方法，其特征在于，信息收集阶段具体包括如下步骤：步骤A1：在车辆上安装用于获取车辆基本信息的片上控制单元，在交通路线周围设置可与所述片上控制单元通信的路边单元；开启所述片上控制单元和所述路边单元；步骤A2：所述片上控制单元向空间内以无线传播方式广播车辆的基本信息，基本信息包含：该车的地理坐标、瞬时行驶方向、瞬时速度、瞬时加速度；步骤A3：所述路边单元连续接收通讯范围内所有车辆的基本信息；步骤A4：所述路边单元检查所收集的消息是否满足车联网协议所规定的消息格式，如果消息格式正确，则将消息按车辆编号和时间信息进行划分，检查相同时间点同一辆车的消息内容是否一致；如果消息格式不符合规范或者相同时间点同一辆车的消息内容不一致时，产生报警信息并直接发送报警内容到控制中心。3.如权利要求2所述的基于人工免疫系统的车联网车辆异常行为检测方法，其特征在于，在步骤A3中，车辆进一步接收通信范围内其他车辆所广播的基本信息，并转送至其通信范围内的路边单元中。4.如权利要求2所述的基于人工免疫系统的车联网车辆异常行为检测方法，其特征在于，在步骤A4中，所述路边单元进一步解析收集到的基本信息中的数据内容，将地理坐标、瞬时行驶方向、瞬时速度、瞬时加速度与所在路况进行关联转化为车辆行为。5.根据权利要求1所述的基于人工免疫系统的车联网车辆异常行为检测方法，其特征在于，检测追踪阶段具体包括下述步骤：步骤B1：所述路边单元通过运行针对车联网特性设计的基于人工免疫系统的车辆异常行为检测方法，对收集到的车辆基本信息进行分析；步骤B2：路边单元将报警信息发送给控制中心，由控制中心做出决策，并对于可疑车辆进行后续追踪。6.如权利要求5所述的基于人工免疫系统的车联网车...

【专利技术属性】
技术研发人员：何道敬，杜慧娟，郑佳佳，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31