[發(fā)明專利]一種車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)聯(lián)交叉口網(wǎng)絡(luò)攻擊檢測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011252069.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN112491814B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡笳;祁隆騫;張子晗;王浩然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/06
• 分類號(hào): H04L29/06;H04L29/08;H04W4/44;H04W4/46;H04W84/18
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本發(fā)明涉及一種車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)聯(lián)交叉口網(wǎng)絡(luò)攻擊檢測(cè)方法及系統(tǒng)，該方法具體為：通過估計(jì)步驟獲取SPaT估計(jì)信息，采集SPaT實(shí)際信息，將SPaT估計(jì)信息和SPaT實(shí)際信息輸入訓(xùn)練好的長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)，獲得網(wǎng)聯(lián)交叉口受到網(wǎng)絡(luò)攻擊的概率；估計(jì)步驟具體為：獲取網(wǎng)聯(lián)車軌跡數(shù)據(jù)，對(duì)網(wǎng)聯(lián)車軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，確定首端網(wǎng)聯(lián)車、末端網(wǎng)聯(lián)車和周期斷點(diǎn)區(qū)間，首端網(wǎng)聯(lián)車為車道信號(hào)顯示時(shí)間序列的一個(gè)周期內(nèi)第一輛進(jìn)入該交叉口的網(wǎng)聯(lián)車，末端網(wǎng)聯(lián)車為首端網(wǎng)聯(lián)車的前一輛車，周期斷點(diǎn)區(qū)間為末端網(wǎng)聯(lián)車和該末端網(wǎng)聯(lián)車后一輛首端網(wǎng)聯(lián)車先后通過交叉口停車線的時(shí)刻區(qū)間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有適用范圍廣、及時(shí)性強(qiáng)和安全性好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種車聯(lián)網(wǎng)及車路協(xié)同技術(shù)，尤其是涉及一種車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)聯(lián)交叉口網(wǎng)絡(luò)攻擊檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要由三部分組成：網(wǎng)聯(lián)車CV，控制平臺(tái)CP和網(wǎng)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施包括路邊單元RSU和網(wǎng)聯(lián)信號(hào)CS。網(wǎng)聯(lián)信號(hào)CS是指具有交通信息傳輸功能并由互聯(lián)車輛系統(tǒng)控制的信號(hào)燈。

車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中信息傳輸?shù)倪壿嬋鐖D3所示，在典型的V2I系統(tǒng)中的網(wǎng)聯(lián)交叉口處，信號(hào)相位和配時(shí)SPaT信息從CS廣播到CV，以幫助CV做出決策。每個(gè)CV都配備了一個(gè)車載單元OBU。OBU向所有附近的CV和基礎(chǔ)設(shè)施廣播本CV的基本安全信息BSM。同時(shí)，OBU從附近所有CV接收BSM，BSM記錄CV的車輛信息，例如速度，位置，航向，加速度等。具有相同車輛的一組連續(xù)BSM代表車輛的軌跡。在基礎(chǔ)設(shè)施方面，CS安裝在信號(hào)交叉口。CS接收BSM，并將其廣播到控制平臺(tái)CP，以獲得此信號(hào)交叉口的最佳配時(shí)計(jì)劃。同時(shí)，SPaT信息從CS廣播到CV，來幫助CV確定其行駛方案，例如停止或通過。

CS和CV之間傳輸?shù)腟PaT信息面臨著網(wǎng)絡(luò)攻擊和篡改的風(fēng)險(xiǎn)。V2I中的網(wǎng)絡(luò)攻擊可能會(huì)導(dǎo)致欺騙性SPaT信息的廣播。由于CV會(huì)在接近交叉路口時(shí)依賴接收到的SPaT信息進(jìn)行決策，因此此類攻擊可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故。

近些年，研究人員已經(jīng)研究了許多用來提高車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的方法，主要包括信息加密和二次確認(rèn)兩種方法。然而現(xiàn)存的方法存在以下缺陷：這些方法集中于研究道路交通安全，而不是交叉口交通安全；這些方法僅適用于小區(qū)間的CV滲透率環(huán)境，而對(duì)于低滲透率條件下的環(huán)境表現(xiàn)較差；這些方法更多用來預(yù)防攻擊的發(fā)生，而對(duì)已經(jīng)發(fā)生攻擊情況的檢測(cè)方法則較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)聯(lián)交叉口網(wǎng)絡(luò)攻擊檢測(cè)方法及系統(tǒng)，適用范圍廣，及時(shí)性強(qiáng)，安全性好。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)聯(lián)交叉口網(wǎng)絡(luò)攻擊檢測(cè)方法，具體為：

通過估計(jì)步驟獲取SPaT估計(jì)信息，采集SPaT實(shí)際信息，將SPaT估計(jì)信息和SPaT實(shí)際信息輸入訓(xùn)練好的長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)，獲得網(wǎng)聯(lián)交叉口受到網(wǎng)絡(luò)攻擊的概率；

其中，所述的SPaT估計(jì)信息包括車道信號(hào)顯示時(shí)間序列的初始時(shí)刻、周期時(shí)長(zhǎng)以及有效紅燈時(shí)間，所述的估計(jì)步驟具體為：

獲取網(wǎng)聯(lián)車軌跡數(shù)據(jù)，通過二維支持向量機(jī)對(duì)網(wǎng)聯(lián)車軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，確定首端網(wǎng)聯(lián)車、末端網(wǎng)聯(lián)車和周期斷點(diǎn)區(qū)間，所述的首端網(wǎng)聯(lián)車為車道信號(hào)顯示時(shí)間序列的一個(gè)周期內(nèi)第一輛進(jìn)入該交叉口的網(wǎng)聯(lián)車，所述的末端網(wǎng)聯(lián)車為首端網(wǎng)聯(lián)車的前一輛車，所述的周期斷點(diǎn)區(qū)間為末端網(wǎng)聯(lián)車和該末端網(wǎng)聯(lián)車后一輛首端網(wǎng)聯(lián)車先后通過交叉口停車線的時(shí)刻區(qū)間；

通過迭代夾逼法檢測(cè)周期斷點(diǎn)區(qū)間內(nèi)缺失的周期的個(gè)數(shù)，根據(jù)該個(gè)數(shù)通過最優(yōu)化方程計(jì)算車道信號(hào)顯示時(shí)間序列的初始時(shí)刻及周期時(shí)長(zhǎng)；

根據(jù)車道信號(hào)顯示時(shí)間序列的初始時(shí)刻、周期時(shí)長(zhǎng)以及網(wǎng)聯(lián)車軌跡數(shù)據(jù)求解有效紅燈時(shí)間；

所述的長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程為：