一种防御拒绝服务网络攻击的智能电动车编队控制方法技术

一种防御拒绝服务网络攻击的智能电动车编队控制方法，属于汽车智能安全与自动驾驶领域。对于DoS攻击和外部干扰的车辆编队控制问题，利用车载传感器以及V2X无线通信系统来实现自身和其他车辆的信息交互，采取逆模型补偿和反馈线性化的技术，建立具有外部干扰的车辆队列闭环控制模型，设计一种基于观测器模型的防御DoS攻击的切换式队列鲁棒控制方法。针对电动车辆纵向队列系统设计出一种仅依赖相对输出信息进行更新的切换式控制器，进而有效防御Dos攻击给队列系统带来的信息传输隐患，同时抑制外部干扰，实现编队控制的性能指标。实现队列系统的稳定性，确保队列中每辆汽车的期望车车间距以及期望行驶速度。望车车间距以及期望行驶速度。望车车间距以及期望行驶速度。

【技术实现步骤摘要】
一种防御拒绝服务网络攻击的智能电动车编队控制方法


[0001]本专利技术属于汽车智能安全与自动驾驶领域，特别是涉及一种防御拒绝服务网络攻击的智能电动车编队控制方法。

技术介绍

[0002]随着道路上车辆数量的增加，交通拥堵以及随之衍生的道路事故问题日趋严峻，这不仅提高了人们的出行成本和出行风险，也增加了车辆由于频繁启停而造成的能源消耗。作为智能交通系统领域的一个重要分支，智能电动车编队技术能有效缓解能源浪费问题，并在解决道路拥堵和交通事故问题等方面，具有巨大的应用潜力。
[0003]智能电动车编队控制技术是指汽车纵向队列中的每一辆车基于其他车辆发送的行驶信息来实时调整自身的行驶姿态，进而确保相邻车辆具有期望的间距以及与领航车辆相一致的速度。文献1(L.Zuo,P.Wang and M.Yan,et al.Platoon Tracking Control With Road
‑
Friction Based Spacing Policy for Nonlinear Vehicles[J].IEEE Transactions本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防御拒绝服务网络攻击的智能电动车编队控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：车辆队列由N+1辆车组成，编号为0,
…
,N，其中，0号车为领航车辆，1,
…
,N号车为跟随车辆；通过车载传感器以及V2X无线通信网络分别实时采集自车的行驶运动状态信息以及前车和领航车辆的输出信息；步骤1.1：通过车载传感器和GPS实时测量自车的行驶状态信息，进行位置的确定，包括距离信息、速度信息以及加速度信息，计算自车的输出信息；步骤1.2：自车通过V2X无线通信网络与队列中的领航车以及其他跟随车进行信息交互，实时接收相应的车辆输出信息，将自车的输出信息广播出去；步骤2：设计单个车辆的反馈线性化模型，结合利用车载传感器和V2X无线通信网络得到的信息，建立具有外部干扰的单车纵向控制模型；步骤2.1：使用牛顿第二定律推导出单个车辆的非线性纵向动力学表达式，基于逆模型补偿技术进行反馈线性化，求出单个车辆的线性化纵向动力学模型；步骤2.2：将自车的位置、速度和加速度信息作为状态向量，考虑系统的外部干扰项，建立单个车辆的纵向运动模型；步骤3：基于图论知识，表征车辆队列系统通信拓扑结构，建立随机DoS攻击模型；步骤3.1：使用图论知识来描述队列系统的通信拓扑结构；对于由1辆领航CV(标记为0)以及N辆跟随CV(分别标记为1
…
N)组成的车辆队列系统，定义有向图其中，代表队列中CV的集合，代表CV之间具有直接连通关系的边的集合；边(i,j)∈ε表示车辆j可以接收到车辆i的信息，且车辆j在车辆i的领域内；有向图中的信息流关系引用代数图理论中的邻接矩阵中的信息流关系引用代数图理论中的邻接矩阵和拉普拉斯矩阵来表征，分别定义为：步骤3.2：提出DoS攻击模型，给出攻击频率与攻击长度比例这两个重要描述指标；DoS攻击能瘫痪相应拓扑边的通信机能，而该拓扑边在攻击结束之前，都将不能进行信息的传递；当车辆i遭受DoS攻击时，与i相连的所有信息拓扑都会在断开，并在恢复连接；定义分段常数函数φ(
·
)来表示攻击信号：此时，表队列系统的通信拓扑图为相应地，邻接矩阵以及拉普拉斯矩阵分别表示为以及并有此外，假设通信正常时的拓扑图总是包含以领航车辆为节点的有向生成树；令DoS攻击对车辆队列系统在时间间隔[t0,t)上的总攻击时长与总攻击次数分别表示为T
a
[t0,t)和N
a
[t0,t)，并简写为T
a
和N
a
；则攻击长度比例t
l
和
攻击频率a
f
分别定义为T
a
/(t
‑
t0)以及N
a
/(t
‑
t0)；步骤4：设计误差观测器模型，并建立在DoS攻击和外部干扰下的车辆编队切换式安全控制器，实时计算车辆编队控制所需的车轮电机驱动力矩；步骤4.1：建立误差观测器，分别设计通信正常与遭受攻击时的子控制器，并将其代入编队模型，建立由两个子系统组成的车辆队列闭环误差控制系统；步骤4.2：基于所构建的队列闭环误差系统，建立智能电动车编队控制的目标函数；步骤4.3：基于Lyapunov稳定理论和线性矩阵不等式方法，给出切换式安全控制器实现队列闭环误差系统稳定性的条件，得到控制器增益矩阵的设计方法；步骤4.4：将安全控制器代入步骤2中的反馈线性化模型，实时计算车辆的车轮期望驱动力矩，实现智能电动车的编队控制。2.如权利要求1所述一种防御拒绝服务网络攻击的智能电动车编队控制方法，其特征在于在步骤2中，所述建立具有外部干扰的单车纵向控制模型的具体步骤为：(1)根据车辆的纵向动力学分析，利用牛顿第二定律进行推导，得到队列中第i辆电动车辆的非线性纵向动力学模型：F
d,i
(t)
‑
F
c,i
(t)
‑
m
i
gμ
i
＝m
i
a
i
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)(1)(1)其中，F
d,i
(t)表示车辆实际的驱动力，F
c,i
(t)表示空气阻力，T
d,i
(t)表示车辆实际的驱动力矩，T
de,i
(t)表示车辆的期望驱动力矩，m
i
为车辆质量，g为重力加速度常数，μ
i
为滚动阻力系数，r
a,i
为轮胎半径，C
c
为空气阻力系数，ρ
c
为空气密度，S
c,i
为车辆迎风面积，v
i
(t)为车辆速度，τ
i
为车辆动力学的时间常数；使用逆模型补偿技术进行反馈线性化，将车辆的期望力矩设计为：结合式(1)(2)(3)(4)(5)，假设队列中车辆动力学为同构，即τ
i
＝τ＞0，考虑可能...

【专利技术属性】
技术研发人员：王靖瑶，郭景华，邓醒明，李迅锐，曾泽钦，黄江山，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：