[发明专利]一种基于同态加密的车辆自适应变速巡航过程控制方法

说明书

一种基于同态加密的车辆自适应变速巡航过程控制方法，针对车辆自适应变速巡航控制领域数据存储及云计算安全性的控制要求，建立车辆自适应变速巡航过程三阶状态空间扰动扩展数学模型，通过MatLab命令函数lqr计算车间距控制器增益向量，将增益向量与当前状态量实时加密后上传至云端存储，在云端对密文进行乘法运算而后传输回车辆，进而解密并求得车辆自适应变速巡航过程车间距控制量，实现本车车辆安全存储数据、减轻系统计算量下的车辆自适应变速巡航控制。本发明控制方法的优点是理解简单、参数设置少、通用性强、在线计算压力小，使得车辆自适应变速巡航系统的存储以及计算压力降低且又保证了系统信息安全问题。

技术领域

本发明属于智能网联汽车自动巡航控制领域，涉及一种基于同态加密的车辆自适应变速巡航过程控制方法。

背景技术

车辆自适应巡航控制利用无线通信和相应功能模块获取车辆周围以及自身的信息，调节车辆自身的加-减速度，实现车辆高效、安全、舒适的行驶，是自动驾驶车辆的一种基本控制方法。在车辆行驶过程中，随着前车加-减速度的变化，自动控制车辆与前车保持一定的相对安全距离，不仅可以减轻驾驶员的工作强度，还可以提升道路的交通流量密度，增强车辆行驶过程中的主动安全性。当前的车辆自适应巡航系统整合了移动通信网络和无线传感网络，在这庞大的网络系统发展应用过程中，如何对海量的数据信息进行规范、合理、安全、高效地计算与存储是当前车辆自主控制与智能化研究领域的不可忽视的要点。随着云计算技术的不断发展，海量的数据存储以及高速计算在不同的领域得到应用，其中也包括车联网系统。然而当前云存储中的车辆状态信息多以明文形式存储，并未提供任何安全保护机制，一旦遭到供攻击者恶意破坏，轻则发生数据泄露，重则会造成严重的交通事故，对此最常见的解决方法是对数据进行加密。同态加密技术在对数据实现加密的同时，能够对密文信息进行分布式并行计算、查询，因此在车联网系统的云环境中具有广阔的应用前景。目前的同态加密技术部分仅考虑了整数的加法与乘法同态或者是复杂度过高的全同态加密，这些都难以投入实际应用中；另外前车驾驶员驾驶行为的高度主观性和不确定性强，同时车辆自适应变速巡航过程控制实时性和准确性要求高，因此，基于同态加密的车辆自适应变速巡航过程控制方法仍需进行大量细致地研究和探讨，以满足当前面对各类复杂的交通状况和网络安全问题，实现系统安全存储数据、减轻系统计算量下的车辆自适应变速巡航过程控制。

发明内容

为了克服已有车辆自适应变速巡航过程中系统在线计算量大、数据存储较难的不足，本发明依托云计算，提供一种理解直观、高效安全的基于同态加密的车辆自适应变速巡航过程控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于同态加密的车辆自适应变速巡航过程控制方法，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；