【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能网联车辆的安全防护技术，特别涉及一种面向智能网联汽车的融合安全防护系统及控制方法。
技术介绍
1、随着汽车智能化与网联化的飞速发展，自动驾驶技术显然成为了未来汽车发展的关键方向，而其中的核心问题便是安全性，安全直接影响自动驾驶的普及。智能网联车辆的自动驾驶系统功能复杂，智能化程度高，安全问题也再不限于传统车辆的被动安全与主动安全，自动驾驶安全面临着新挑战，如系统性能不足导致的安全问题、通过网络攻击操控车辆导致的安全问题等。智能网联汽车的自动驾驶系统涉及感知、规划、控制和车联网通信等多个子系统，每个子系统都有自己的首要功能，但是现有的安全设计未充分考虑整个系统的综合安全防护，即缺乏一个专门致力于系统安全问题的子系统，应对系统的综合安全风险并进行安全响应。
2、目前的自动驾驶关于安全的考虑通常会包含在路径规划子系统中，通过设置约束条件和成本函数对自动驾驶路径进行求解，从而输出一条安全的规划路径，但路径规划中除了安全之外还要考虑很多其他因素，比如遵守交通法规、车辆通过效率、驾乘人员舒适度等多方面因素。因此，路径规划的方法通常非常复杂，需要在多个因素之间进行权衡和决策，并不是对安全直接监护，从而导致对自动驾驶车辆的驾驶带来很大的潜在不确定性，对安全造成威胁。除了车辆来自自身系统的安全问题之外，随着车辆互联化水平的提高，通过网络攻击操控车辆的现象也屡见不鲜。基于当前的技术，自动驾驶系统一旦被操控，就成为了一个黑盒，难以通过任何外界手段直接终止车辆的危险行为，因此，缺少一种通过远程直接进行干预的技术手段来应对这
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提供了一种面向智能网联汽车的融合安全防护系统及控制方法，解决了以应对现有技术中的路径规划过程复杂、安全性低、车辆被恶意操控时无法及时干预的问题。
2、本专利技术一方面，提供了一种面向智能网联汽车的融合安全防护系统，包括设置于车端的监测模块、评估模块、防护模块和云端协同云平台；
3、监测模块用于采集监测信息；根据采集监测信息获得实时全局安全风险信息数据流；
4、评估模块包括功能失效安全分析子模块、性能降级安全分析子模块、网络攻击安全分析子模块和行车状态安全分析子模块；用于识别安全问题触发源，对安全事件触发条件进行分析，获得实时功能失效安全风险、系统性能降级安全风险、网络攻击安全风险、行车安全风险、车辆融合安全风险和车辆安全风险应对能力；通过功能失效安全风险、系统性能降级安全风险、网络攻击安全风险、行车安全风险和车辆融合安全风险获得实时车辆融合安全风险数据流；
5、防护模块，包括融合安全策略空间子模块、策略决策子模块和策略实施子模块；用于针对功能失效安全风险、系统性能降级安全风险、网络攻击安全风险和行车安全风险的防护需求，生成融合安全多重防护策略并实施防护；
6、其中，融合安全策略空间子模块包括安全策略空间；融合安全策略空间是指多层次的安全防护策略集合。安全防护策略集合为策略决策子模块提供制定安全策略的数据库。
7、策略决策子模块根据评估模块获得的功能失效安全风险、系统性能降级安全风险、网络攻击安全风险和行车安全风险对应的防护需求，在融合安全策略空间上映射为约束条件，进而求解融合安全多重防护策略组合；
8、策略实施子模块根据融合安全多重防护策略组合调用控制下层执行器实施防护；
9、云端协同云平台，通过实时全局安全风险信息数据流和实时车辆融合安全风险数据流构成的实时状态数据流与车端保持状态同步，当智能网联汽车的安全危险风险超过设定阈值时，向监管后台预警，触发监管关注机制，并根据评估模块实时反馈的车辆安全风险应对能力判定安全危险风险的可控程度，若超过车端可控能力范围，通过云端协同云平台远程介入降低安全风险；同时利用云端协同云平台的大数据储存分析子模块，对关键安全事件场景提取重要特征，并对安全危险事件进行溯源分析，识别安全危险事件引发原因；通过大数据储存分析子模块分析关键场景，获得更优融合安全策略及措施；使用更优安全措施作为车端更新的安全防护策略和措施对自动驾驶车进行控制。
10、可选地，监测模块根据采集监测信息从场的不安全条件、车的不安全状态和人的不安全行为融合视觉、听觉和触觉的多维信息，进行场的状态监测、车的状态监测和人的状态监测的全局安全风险检测，获得实时全局安全风险信息数据流。
11、可选地，功能失效安全分析子模块对监测模块输出的实时全局安全风险信息数据流进行子系统失效形式与子系统功能失效影响分析获得功能失效安全风险。
12、可选地，性能降级安全分析子模块包括odd偏离度综合分析模块、人员误操作影响分析模块和系统输出置信度分析模块。
13、可选地，网络攻击安全分析子模块包括攻击形式分析模块、攻击部位分析模块和攻击危害分析模块。
14、可选地，行车状态安全分析子模块包括交通参与者违规风险分析模块和自车驾驶事故风险分析模块。
15、可选地，车的状态监测用于对车辆基础控制系统的功能失效进行监测；车辆基础控制系统的功能失效监测包括转向控制系统监测、刹车控制系统监测、动力系统检测和能源管理系统监测。
16、本专利技术的另一方面，提供了一种面向智能网联汽车的融合安全防护控制方法，体步骤如下：
17、步骤1、监测模块采集监测信息；
18、步骤2、将监测信息进行融合；获得视觉、听觉和触觉的多维信息；获得系统全局状态空间；
19、步骤3、由系统全局状态空间获得实时全局安全风险信息数据流；并实时同步至云端协同云平台；
20、步骤4、根据实时全局安全风险信息数据流，评估模块识别安全问题触发源，分析安全问题触发条件，从功能失效安全分析、性能降级安全分析、网络攻击安全分析和行车状态安全分析获得实时功能失效安全风险、系统性能降级安全风险、网络攻击安全风险、行车安全风险和车辆安全风险应对能力；基于车辆安全风险应对能力更新行车安全风险，获得车辆融合安全风险的量化评估结果；将量化评估结果传输至防护模块并实时同步至云端协同云平台；
21、车辆安全风险应对能力的表达式为：
22、
23、其中，表示车辆风险应对能力； g表示风险能力状态传递函数；表示功能失效安全风险评估值；表示系统性能降级安全风险值；表示网络攻击安全风险评估值；
24、基于车辆风险应对能力更新行车安全风险，获得车辆融合安全风险的量化评估结果，表达式为：
25、
【技术保护点】
1.一种面向智能网联汽车的融合安全防护系统，其特征在于，包括设置于车端的监测模块、评估模块、防护模块和云端协同云平台；
2.根据权利要求1所述的融合安全防护系统，其特征在于，监测模块根据采集监测信息从场的不安全条件、车的不安全状态和人的不安全行为融合视觉、听觉和触觉的多维信息，进行场的状态监测、车的状态监测和人的状态监测的全局安全风险检测，获得实时全局安全风险信息数据流。
3.根据权利要求2所述的融合安全防护系统，其特征在于，所述场的状态监测包括自然环境感知、行车安全状态感知和虚拟网络场感知；
4.根据权利要求2所述的融合安全防护系统，其特征在于，所述车的状态监测包括车辆基础控制系统的功能失效监测、车辆自动驾驶系统性能表现监测和车载网络安全状态监测。
5.根据权利要求1所述的融合安全防护系统，其特征在于，所述功能失效安全分析子模块对监测模块输出的实时全局安全风险信息数据流进行子系统失效形式与子系统功能失效影响分析获得功能失效安全风险。
6.根据权利要求1所述的融合安全防护系统，其特征在于，所述性能降级安全分析子模块包括O
7.根据权利要求1所述的融合安全防护系统，其特征在于，所述网络攻击安全分析子模块包括攻击形式分析模块、攻击部位分析模块和攻击危害分析模块。
8.根据权利要求1所述的融合安全防护系统，其特征在于，所述行车状态安全分析子模块包括交通参与者违规风险分析模块和自车驾驶事故风险分析模块。
9.根据权利要求1所述的融合安全防护系统，其特征在于，所述融合安全策略空间子模块包括安全策略空间；融合安全策略空间包括多个安全多重防护策略；
10.一种面向智能网联汽车的融合安全防护控制方法，其特征在于，具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种面向智能网联汽车的融合安全防护系统，其特征在于，包括设置于车端的监测模块、评估模块、防护模块和云端协同云平台；
2.根据权利要求1所述的融合安全防护系统，其特征在于，监测模块根据采集监测信息从场的不安全条件、车的不安全状态和人的不安全行为融合视觉、听觉和触觉的多维信息，进行场的状态监测、车的状态监测和人的状态监测的全局安全风险检测，获得实时全局安全风险信息数据流。
3.根据权利要求2所述的融合安全防护系统，其特征在于，所述场的状态监测包括自然环境感知、行车安全状态感知和虚拟网络场感知；
4.根据权利要求2所述的融合安全防护系统，其特征在于，所述车的状态监测包括车辆基础控制系统的功能失效监测、车辆自动驾驶系统性能表现监测和车载网络安全状态监测。
5.根据权利要求1所述的融合安全防护系统，其特征在于，所述功能失效安全分析子模块对监测模块输出的实时...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨世春，孙玢，曹耀光，冯鑫杰，卢家怿，张梦月，闫啸宇，陈飞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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