1.一种丢包环境下针对车联网恶意攻击的估计方法,其特征在于包括如下步骤:
1)建立车辆系统状态方程;
步骤1)中,建立车辆系统状态方程:
考虑复杂环境下的扰动,建立车辆系统状态方程如式(1)所示:x(k+1)=Ax(k)+g(k)+Bu(k) (1)其中k表示当前离散时刻,k+1表示下一离散时刻,x表示系统状态量,包括车辆的位置xd和速度xv,即x=[xd xv]T,上标"T"表示矩阵的转置,A表示状态转移矩阵,g表示扰动,u表示车辆得到的控制数据,B表示输入矩阵;
2)建立车联网系统状态方程和输出方程;
步骤2)中,建立车联网系统状态方程和输出方程,具体包括以下步骤:
2.1)在车联网中,自动驾驶仪通过输出控制数据υ来远程操纵车辆,黑客向网络中注入恶意攻击a将自动驾驶仪输出的控制数据篡改为υ+a;同时,由于车辆与自动驾驶仪之间通过无线网络通讯,会存在丢包现象,因此车联网系统状态方程如式(2)所示:x(k+1)=Ax(k)+g(k)+Φ(k)Bυ(k)+Φ(k)Ba(k) (2)其中k表示当前离散时刻,k+1表示下一离散时刻,x表示系统状态量,A表示状态转移矩阵,g表示扰动,υ表示自动驾驶仪输出的控制数据,B表示输入矩阵,a表示恶意攻击,Φ表示期望为μ的伯努利过程,用来描述丢包环境;
2.2)车联网中存在丢包现象,因此车联网输出方程如式(3)所示:y(k)=Φ(k)Cx(k) (3)
其中k表示当前离散时刻,y表示系统输出量,x表示系统状态量,C表示输出矩阵,Φ表示期望为μ的伯努利过程,用来描述丢包环境;
3)构建中间变量估计器;
步骤3)中,构建中间变量估计器,具体包括以下步骤:
3.1)设计中间变量如式(4)所示:
τ(k)=a(k)-BTx(k) (4)
其中k表示当前离散时刻,上标"T"表示矩阵的转置,τ表示中间变量,a表示恶意攻击,x表示系统状态量,B表示输入矩阵;
3.2)基于中间变量,设计中间变量估计器如式(5)所示:其中k表示当前离散时刻,k+1表示下一离散时刻,上标"T"表示矩阵的转置,表示系统状态量x的估计值,表示中间变量τ的估计值,表示恶意攻击a的估计值,表示扰动g的估计值,A表示状态转移矩阵,υ表示自动驾驶仪输出的控制数据,B表示输入矩阵,Φ表示期望为μ的伯努利过程,用来描述丢包环境,L表示需要设计的中间变量估计器增益,C表示输出矩阵;
4)设计并通过矩阵不等式求解中间变量估计器增益;
步骤4)中,设计并通过矩阵不等式求解中间变量估计器增益,具体包括以下步骤:
4.1)构建矩阵,如式(6)所示:
其中上标"T"表示矩阵的转置,*表示对称元素,P1,P2表示待求解的正定矩阵,H表示待求解的矩阵,ε表示待求解的常数,C表示输出矩阵,表示相邻时刻扰动g的差值上界,B表示输入矩阵,μ表示伯努利过程Φ的期望值,I表示单位阵,Π11、Π12和Π22表示中间矩阵,分别为:Π12=μATP1B+μBBTP1B+μ2CTHTB-μBBTBP2+μBBTBP2BTB+(BT-BTA)TP2(I-μBTB)Π22=μBTP1B+μεBTB-μP2BTB-μBTBP2+μBTBP2BTB+2ε(I-μBTB)T(I-μBTB)其中A表示状态转移矩阵;
4.2)求解矩阵不等式Π<0,得到P1,P2,H和ε,中间变量估计器增益L如式(7)所示:L=P1-1H (7)
其中上标"-1"表示矩阵的逆,从而由中间变量估计器(5)实现对恶意攻击a的实时估计。