基于智能网联的车辆控制方法以及装置与流程

本申请涉及智能网联汽车领域，具体而言，涉及一种基于智能网联的车辆控制方法以及装置。

背景技术：

智能网联汽车与外界网络直接或者间接的连接将带来很多好处，比如汽车的位置状态信息以及汽车的故障状态可以实时上传到监控中心或者与附近的车辆交流。

发明人发现，车外网络可以带来导致can网络拥堵的大量无用的攻击信息，而导致传统控制器实时性变差、无法跟踪上控制目标甚至控制系统崩溃。

针对相关技术中丢包网络攻击造成的车辆横摆稳定性以及侧倾稳定性的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种基于智能网联的车辆控制方法以及装置，以解决丢包网络攻击造成的车辆横摆稳定性以及侧倾稳定性的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种基于智能网联的车辆控制方法。

根据本申请的基于智能网联的车辆控制方法包括：当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号，其中所述车辆状态信号是指可表征车辆横摆侧倾状态的信息；根据所述车辆状态信号计算用于抵抗丢包的控制指令，以使所述控制指令通过can总线进行实时传输，并发送至车辆控制系统。

进一步地，采用鲁棒控制算法计算用于抵抗丢包的控制指令并发送至车辆控制系统。

进一步地，当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号包括：

当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后包括：整车横摆角速度、质心侧偏角、整车侧倾角以及整车侧倾角速度中的任一一种或多种车辆状态信号。

进一步地，所述控制指令通过如下公式进行求解：

[主动转向前轮附加转角，独立驱动四轮驱动力矩，四个主动悬架主动控制力]＝kr×表征车辆横摆侧倾的状态参数，

其中所述主动转向附加转角、所述四个轮子的驱动力、所述四个主动悬架的主动控制力，分别对应车辆控制系统中控制主动转向控制系统，差动制动控制系统和主动悬架控制系统，所述kr表示控制器增益。

进一步地，当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号包括：

当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号是否能及时被所述车辆控制系统执行。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种基于智能网联的车辆控制装置。

根据本申请的基于智能网联的车辆控制装置包括：检测模块，用于当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号，其中所述车辆状态信号是指可表征车辆横摆侧倾状态的信息；抵抗丢包模块，用于根据所述车辆状态信号计算用于抵抗丢包的控制指令，以使所述控制指令通过can总线进行实时传输，并发送至车辆控制系统。

进一步地，所述抵抗丢包模块，用于

采用鲁棒控制算法计算用于抵抗丢包的控制指令并发送至车辆控制系统。

进一步地，所述检测模块，用于

当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的包括：整车横摆角速度、质心侧偏角、整车侧倾角以及整车侧倾角速度中的任一一种或多种车辆状态信号。

进一步地，所述检测模块，用于

对所述控制指令通过如下公式进行求解：

[主动转向前轮附加转角，独立驱动四轮驱动力矩，四个主动悬架主动控制力]＝kr×表征车辆横摆侧倾的状态参数，

其中所述主动转向附加转角、所述四个轮子的驱动力、所述四个主动悬架的主动控制力，分别对应车辆控制系统中控制主动转向控制系统，差动制动控制系统和主动悬架控制系统，所述kr表示控制器增益。

进一步地，所述检测模块，用于当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号是否能及时被所述车辆控制系统执行。

在本申请实施例中基于智能网联的车辆控制方法以及装置，采用当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号的方式，通过根据所述车辆状态信号计算用于抵抗丢包的控制指令，达到了以使所述控制指令通过can总线进行实时传输，并发送至车辆控制系统的目的，从而实现了降低丢包网络攻击对高质心车辆横摆侧倾稳定性的影响的技术效果，进而解决了丢包网络攻击造成的车辆横摆稳定性以及侧倾稳定性的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的基于智能网联的车辆控制方法流程示意图；

图2是根据本申请实施例的基于智能网联的车辆控制装置结构示意图；

图3是根据本申请实施例的实现原理示意图；

图4是根据本申请实施例的丢包信号攻击对can总线产生延时流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，该方法包括如下的步骤s102至步骤s104：

步骤s102，当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号，

所述车辆状态信号是指可表征车辆横摆侧倾状态的信息。

具体地，当所述车辆通过智能网联接收到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，开启检测对执行了所述网络攻击信号之后的车辆状态信号的操作。如果检测到can总线拥堵，则会导致正确指令不能实时传输。

需要注意的是，掺杂有网络攻击信号的控制指令中的丢包攻击通过制造大流量无用数据让目标计算机或网络无法提供正常的服务或资源访问，使目标系统服务系统停止响应甚至崩溃。

还需要注意的是，虽然通过汽车的位置状态信息以及汽车的故障状态可以实时上传到监控中心或者与附近的车辆交流，但是车辆连接到外界也可能通过移动网络带来网络攻击。

步骤s104，根据所述车辆状态信号计算用于抵抗丢包的控制指令，以使所述控制指令通过can总线进行实时传输，并发送至车辆控制系统。

具体地，检测表征车辆横摆侧倾状态信号，所述表征车辆横摆侧倾状态信号可以包括整车横摆角速度、质心侧偏角、整车侧倾角以及整车侧倾角速度等等，在本申请的实施例中并不进行具体限定。

根据所述车辆状态信号计算用于抵抗丢包的控制指令，是指基于抵抗丢包网络攻击控制器计算出控制信号，上述控制器的设计考虑丢包网络攻击对can总线的影响，从而在此基础上设计鲁棒跟踪控制器，在既保证车辆横摆侧倾稳定的条件下，同时抵抗丢包攻击对整车控制实时性的影响。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

在本申请实施例中，采用当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号的方式，通过根据所述车辆状态信号计算用于抵抗丢包的控制指令，达到了以使所述控制指令通过can总线进行实时传输，并发送至车辆控制系统的目的，从而实现了降低丢包网络攻击对高质心车辆横摆侧倾稳定性的影响的技术效果，进而解决了丢包网络攻击造成的车辆横摆稳定性以及侧倾稳定性的技术问题。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，采用鲁棒控制算法计算用于抵抗丢包的控制指令并发送至车辆控制系统。

具体地，采用鲁棒控制算法计算用于抵抗丢包的控制指令并发送至车辆控制系统，抵抗丢包攻击的h2鲁棒控制器增益kr可以通过如下线性矩阵不等式求解。

优选地，鲁棒控制算法可以包括h2鲁棒控制算法，l2-l∞鲁棒控制算法，mixedh2/h∞鲁棒控制算法。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号包括：

当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的包括：整车横摆角速度、质心侧偏角、整车侧倾角以及整车侧倾角速度中的任一一种或多种车辆状态信号。

具体地，上述信号包括整车横摆角速度、质心侧偏角、整车侧倾角以及整车侧倾角速度等。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述控制指令通过如下公式进行求解：

[主动转向前轮附加转角，独立驱动四轮驱动力矩，四个主动悬架主动控制力]＝kr×表征车辆横摆侧倾的状态参数，

其中所述主动转向附加转角、所述四个轮子的驱动力、所述四个主动悬架的主动控制力，分别对应车辆控制系统中控制主动转向控制系统，差动制动控制系统和主动悬架控制系统，所述kr表示控制器增益。

具体地，集成主动转向、独立驱动和主动悬架的大客车系统接收控制信号，但由于丢包攻击导致can总线拥堵，该控制信号将被延时传送到执行系统。控制信号包括主动转向附加转角、四个轮子的驱动力、四个主动悬架的主动控制力，分别对应控制主动转向控制系统，差动制动控制系统和主动悬架控制系统。上述三个系统为横摆侧倾主动安全控制系统，若其受到丢包攻击，控制信号不能及时被上述三个系统执行，将直接影响到整车横摆侧倾安全。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号包括：

当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号是否能及时被所述车辆控制系统执行。

具体地，若其受到丢包攻击，控制信号不能及时被所述车辆控制系统执行，将直接影响到整车横摆侧倾安全。故当所述车辆通过智能网联接收掺杂有所述网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号是否能及时被所述车辆控制系统执行。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本申请实施例，还提供了一种用于实施上述方法的基于智能网联的车辆控制装置，如图2所示，该装置包括：检测模块10，用于当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号，其中所述车辆状态信号是指可表征车辆横摆侧倾状态的信息；抵抗丢包模块20，用于根据所述车辆状态信号计算用于抵抗丢包的控制指令，以使所述控制指令通过can总线进行实时传输，并发送至车辆控制系统。

本申请实施例的检测模块10中所述车辆状态信号是指可表征车辆横摆侧倾状态的信息。

具体地，当所述车辆通过智能网联接收到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，开启检测对执行了所述网络攻击信号之后的车辆状态信号的操作。如果检测到can总线拥堵，则会导致正确指令不能实时传输。

需要注意的是，掺杂有网络攻击信号的控制指令中的丢包攻击通过制造大流量无用数据让目标计算机或网络无法提供正常的服务或资源访问，使目标系统服务系统停止响应甚至崩溃。

还需要注意的是，虽然通过汽车的位置状态信息以及汽车的故障状态可以实时上传到监控中心或者与附近的车辆交流，但是车辆连接到外界也可能通过移动网络带来网络攻击。

本申请实施例的抵抗丢包模块20中具体地，检测表征车辆横摆侧倾状态信号，所述表征车辆横摆侧倾状态信号可以包括整车横摆角速度、质心侧偏角、整车侧倾角以及整车侧倾角速度等等，在本申请的实施例中并不进行具体限定。

根据所述车辆状态信号计算用于抵抗丢包的控制指令，是指基于抵抗丢包网络攻击控制器计算出控制信号，上述控制器的设计考虑丢包网络攻击对can总线的影响，从而在此基础上设计鲁棒跟踪控制器，在既保证车辆横摆侧倾稳定的条件下，同时抵抗丢包攻击对整车控制实时性的影响。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述抵抗丢包模块20，用于采用鲁棒控制算法计算用于抵抗丢包的控制指令并发送至车辆控制系统。

具体地，采用鲁棒控制算法计算用于抵抗丢包的控制指令并发送至车辆控制系统，抵抗丢包攻击的h2鲁棒控制器增益kr可以通过如下线性矩阵不等式求解。

优选地，鲁棒控制算法可以包括h2鲁棒控制算法，l2-l∞鲁棒控制算法，mixedh2/h∞鲁棒控制算法。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述检测模块10，用于当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的包括：整车横摆角速度、质心侧偏角、整车侧倾角以及整车侧倾角速度中的任一一种或多种车辆状态信号。

具体地，上述信号包括整车横摆角速度、质心侧偏角、整车侧倾角以及整车侧倾角速度等。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述检测模块10，用于对所述控制指令通过如下公式进行求解：

[主动转向前轮附加转角，独立驱动四轮驱动力矩，四个主动悬架主动控制力]＝kr×表征车辆横摆侧倾的状态参数，

其中所述主动转向附加转角、所述四个轮子的驱动力、所述四个主动悬架的主动控制力，分别对应车辆控制系统中控制主动转向控制系统，差动制动控制系统和主动悬架控制系统，所述kr表示控制器增益。

具体地，集成主动转向、独立驱动和主动悬架的大客车系统接收控制信号，但由于丢包攻击导致can总线拥堵，该控制信号将被延时传送到执行系统。控制信号包括主动转向附加转角、四个轮子的驱动力、四个主动悬架的主动控制力，分别对应控制主动转向控制系统，差动制动控制系统和主动悬架控制系统。上述三个系统为横摆侧倾主动安全控制系统，若其受到丢包攻击，控制信号不能及时被上述三个系统执行，将直接影响到整车横摆侧倾安全。

根据本申请实施例，作为本实施例中的优选，所述检测模块10，用于当车辆通过智能网联受到掺杂有网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号是否能及时被所述车辆控制系统执行。

具体地，若其受到丢包攻击，控制信号不能及时被所述车辆控制系统执行，将直接影响到整车横摆侧倾安全。故当所述车辆通过智能网联接收掺杂有所述网络攻击信号的控制指令时，检测执行所述网络攻击信号之后的车辆状态信号是否能及时被所述车辆控制系统执行。

请参考图3，是本申请的实现原理示意图，以下结合附图进行具体地说明。

步骤0，丢包网络攻击发生。

步骤1，正确指令中掺杂大量无用指令或被安全协议解密不通过的指令。

步骤2，can总线拥堵，正确指令不能实时传输。

步骤3，集成主动转向、独立驱动和主动悬架的大客车系统接收控制信号，但由于丢包攻击导致can总线拥堵，该控制信号将被延时传送到执行系统。

所述控制信号包括主动转向附加转角、四个轮子的驱动力、四个主动悬架的主动控制力，分别对应控制主动转向控制系统，差动制动控制系统和主动悬架控制系统。

上述三个系统为横摆侧倾主动安全控制系统，若其受到网络攻击信号，控制信号不能及时被上述三个系统执行，将直接影响到整车横摆侧倾安全。

步骤4，检测表征车辆横摆侧倾状态信号。

上述信号包括整车横摆角速度、质心侧偏角、整车侧倾角以及整车侧倾角速度等。

步骤5，抵抗丢包网络攻击控制器计算出控制信号。上述控制器的设计考虑丢包网络攻击对can总线的影响，在此基础上设计鲁棒跟踪控制器，在既保证车辆横摆侧倾稳定的条件下，同时抵抗丢包攻击对整车控制实时性的影响。

优选地，抵抗丢包攻击的h2鲁棒控制器增益kr可以通过如下线性矩阵不等式求解：

其中，ai、b1,i、b2,i、c都为表征考虑丢包攻击影响的集成主动转向、差动制动和主动悬架的大客车系统的状态空间参数，由物理关系推导获得。q为未知求解的对称正定矩阵，m、y为未知需要求解的矩阵，i为单位矩阵，λ为h2性能系数，控制器增益kr通过最小化λ²并同时求解上述矩阵不等式获得kr＝y/m。

优选地，控制指令可以通过如下公式进行求解：

[主动转向前轮附加转角，独立驱动四轮驱动力矩，四个主动悬架主动控制力]＝kr×表征横摆侧倾的状态参数。

通过上述步骤5计算出来的控制指令考虑丢包攻击的影响求解出的控制器具有更好的实时性，并且通过同时降低步骤4中所述的横摆、侧倾特征参数完成横摆侧倾稳定性控制任务。

最后，抵抗丢包攻击的鲁棒控制器计算出的保证横摆侧倾稳定性并且保证实时性的控制信号通过can总线发送到主动转向控制系统、独立驱动电机控制系统、主动悬架控制系统中。

请参考图4，是根据本申请实施例的丢包信号攻击对can总线产生延时流程图，包括如下步骤：

步骤6，黑客及其远程电脑施加丢包攻击命令。

步骤7，网络中心或者车主故障诊断app应用程序可以通过wifi或者移动网络直接与车内can网络物理连接的诊断仪器通讯以便实时获得车辆故障状态。

当网络中心或者车主故障诊断app应用程序被黑客占有控制权之后，诊断仪接收到向can总线攻击命令。

步骤8，诊断仪通过不间断的向车内can网络产生大量信息来施加其can总线攻击命令。

上述obd诊断仪具有与车内can总线通信、读写can总线信息功能。

步骤9，安全协议处理大量攻击信号，大量攻击信号没有通过解密验证被过滤。

步骤10，大量攻击信号与解密信号的过程耗费了大量can总线资源。

上述由obd诊断仪产生的大量攻击信号没能通过安全协议的解密过程将耗费大量can总线资源进行解密，并且大量信息拥堵在can总线中，导致can总线拥堵。

步骤11，结束。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。