[发明专利]一种网络攻击下无人船的事件驱动航向安全控制方法

权利要求书

1.一种网络攻击下无人船的事件驱动航向安全控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：输入无人船的期望航向，无人船的动力学模型具体为：

其中，v(t)、r(t)、p(t)、ψ(t)、δ(t)和分别是方向舵运动引起的横漂速度、艏摇角速度、纵荡速度、纵荡角、舵角和航向角；w_ψ(t)和w_φ(t)是风浪对航向角和纵荡角的外部干扰；K_dp，K_dr，K_vp，K_vr和K_dv是给定系统参数增益；w_n和ζ是无阻尼的固有频率和阻尼系数；T_r和T_v是传递函数的时间常数；

令x(t)＝[v(t) r(t)ψ(t) p(t)φ(t)]^T，u(t)＝δ(t)，分别有和公式(1)能够转化为如下状态方程：

其中，

期望的跟踪信号x_d＝[0 0 ψ_d 0 0]^T，令误差信号于是有误差状态方程为：

步骤2：构建误差跟踪信号；

步骤2.1：构建事件驱动控制器；设传感器的采样周期为h，控制器的输出信号则为K为待设计的控制增益矩阵，k属于自然数集；构建事件驱动控制器有三种设计方案：(1)假设初始信号成功传递；(2)对于给定的阈值σ∈[0,1)和权重矩阵W＝W^T＞0，若信号满足如下条件：

则t_k+1h＝(t_k+j)h，并且信号作为一个数据包通过网络通道传输给执行器；(3)采样数据被丢弃，考虑到网络通信时延和零阶保持器，基于上述事件驱动控制器，执行器的实际输入为：

其中，是整个网络诱导时延；

步骤2.2：构建随机网络攻击下的控制器；欺骗攻击信号建模为一个非线性函数f(t)，由于系统自身具有防护和安全装置，因此受到随机攻击的影响，传输到执行器的控制信号为：

其中，τ(t)＝t-t_kh-jh，和β(t)∈{0,1}满足伯努利分布且有：

f₁是一个常数；

β(t)＝0时表示无攻击发生，反之β(t)＝1表示攻击发生；

步骤2.3：攻击下的航向跟踪误差方程建模；基于无人船的动力学模型公式(2)和执行器收到的受攻击影响的控制信号公式(3)，能够建模为如下动态方程：

其中，B₃＝[β(t)B B_w]，ω(t)＝[f^T(t) w^T(t)]^T，z(t)＝y(t)-y_d，y(t)＝[ψ(t) p(t) φ(t)]^T，y_d＝[ψ_d 0 0]^T和