1.一种基于同态加密的车辆自适应变速巡航过程控制方法,其特征在于,所述控制方法包括如下步骤:
1)、建立车辆自适应变速巡航过程状态空间扰动扩展数学模型,参见式(1):其中,变量t表示时间;x1(t)、x2(t)和x3(t)分别表示在t时刻前车与本车的间距误差、相对速度和本车加速度;u(t)表示在t时刻本车的命令加速度;w(t)表示在t时刻前车的实际加速度;参数h和σ分别为车头时距和时间常数;考虑模型式(1),定义车辆自适应变速巡航过程的状态列向量x(t)=[x1(t) x2(t) x3(t)]T,其中,符号T表示向量的转置;在x(t)、x1(t)、x2(t)和x3(t)上的点号“·”表示导数;
2)、给定4个大于零的参数R1、R2、R3和R4,定义车辆自适应变速巡航过程控制器增益系数k1、k2和k3;令行向量K=[k1 k2 k3]为增益向量,将通过MatLab命令函数lqr计算,参见式(2):K=lqr(A,B,Q,R4) (2)
其中,增广矩阵 和
3)、选择两个大于零的素数p和q,计算n=p×q,则车辆自适应变速巡航加密系统的公钥为p,私钥为n;对于明文空间的任意值x,计算加密值,参见式(3):X=smod((x+sign(x)×rand×p),n) (3)其中,函数 m是一个有理数,k是一个正素数,mod
是普通求模运算,rand返回一个随机正整数,sign(x)是取符号函数;
将当前时刻前车与本车的间距误差x1(t)、相对速度x2(t)、本车加速度x3(t)和三个控制器增益系数k1、k2和k3统一精度后进行整数化,即X=I(x)=x×10e,其中e为x小数点后面的位数,符号I(x)表示对系数x的整数化运算函数;记录六个系数的小数点位分别为e1、e2、e3、e4、e5和e6,然后对整数化后的六个值用公式(3)进行加密,加密后可得密文X1、X2、X3、K1、K2、K3;
4)、将加密后的车辆信息存储于云端服务器,由云计算对密文做乘法运算,得到三组值分别为U1=X1×K1、U2=X2×K2、U3=X3×K3 (4)
5)、车辆系统接收云端传回来的三组密文信息并解密,参见式(5)~(7):u1(t)=D(U1)=smod(U1,p)×10-(e1+e2) (5)u2(t)=D(U2)=smod(U2,p)×10-(e3+e4) (6)u3(t)=D(U3)=smod(U3,p)×10-(e5+e6) (7)其中,符号D表示解密操作;实时计算车辆自适应变速巡航过程控制量u(t),参见式(8):u(t)=-(u1(t)+u2(t)+u3(t)) (8)将u(t)驱动本车跟踪前车运动状态;在下一个控制周期时,重新返回步骤3)在线测量前车与本车的间距误差、相对速度和本车加速度,如此周而复始,实现本车安全存储数据、减轻系统计算量下的车辆自适应变速巡航过程控制。