[发明专利]一种基于车载IMU的自动驾驶GPS欺骗检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于车载IMU的自动驾驶GPS欺骗检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：设定滑动窗口；

步骤2：设定位置差异度阈值Thresh_p、速度差异度阈值Thresh_v、位置信息整体差异度最小时间惩罚参数λ_p和速度信息整体差异度最小时间惩罚参数λ_v；

步骤3：收集和处理车载IMU数据及车辆接收到的GPS信息；所述步骤3中的具体步骤如下：

步骤3.1：初始化IMU数据，设置初始时刻车辆的角速度w₀＝0，车辆初始加速度a₀＝0，初始速度v₀＝0，车载IMU加速度计和陀螺仪的零偏分别为b^a、b^g；

步骤3.2：收集车载IMU数据和车辆接收到的GPS信号加入滑动窗口；

步骤3.3：根据车载IMU的测量值，分别计算时间间隔1/W时间内车辆速度和位置的变化量通过所述位置和速度变化量的计算降低针对IMU产生的高频数据计算时的运算量；

其中，1/W＝j-i；分别为IMU在k时刻加速度和角速度的测量值；i为1/W时间间隔的结束时刻；i为1/W时间间隔的起始时刻；Δt为连续两次IMU测量值的时间间隔；

步骤3.4：根据IMU初始化数据、Δv_ij和Δp_ij，不断计算出滑动窗口内车辆每隔1/W时间的位置p_I[j]和速度v_I[j]，并记录相对应的时间戳t_I[j]；下标I是指数据来源于车载IMU；

步骤3.5：将滑动窗口内GPS信号中包含的位置信息记为p_G[j]，并记录每次接收到GPS信号的时间戳t_G[j]；下标G是指数据来源于GPS信号；

步骤3.6：根据滑动窗口内GPS信号中包含的位置信息求一阶导数，得出GPS信号包含的车辆速度信息，记为v_G[j]；

步骤4：当窗口接收到窗口大小次数的GPS信号时，计算滑动窗口内位置和速度差异度；所述步骤4中的具体步骤如下：

步骤4.1：计算窗口内IMU数据导出的位置轨迹和GPS信号中的位置轨迹的差异度：

其中，表示时间窗口内根据IMU测量值计算出的第(.)个位置，表示时间窗口内接收到的第(.)个GPS位置信号；表示由(.)个IMU测量值计算出的位置所组成的位置轨迹；表示由(.)个GPS位置信号所组成的位置轨迹；

步骤4.2：计算窗口内IMU数据导出的速度曲线和GPS信号导出的速度曲线的差异度：

其中，表示时间窗口内根据IMU测量值计算出的第(.)个速度值，表示时间窗口内由GPS信号计算出的第(.)个速度信号，表示由(.)个IMU测量值计算出的速度值组成的速度曲线，个GPS信号计算出的速度值组成的速度曲线；

当计算车辆启动的第一个时间窗内的速度差异度时，复制IMU测量值计算出的第一个速度信息并插入到GPS信号导出的速度曲线的头部，作为其第一个样本值；

步骤5：利用阈值检测是否存在GPS欺骗。

2.根据权利要求1所述的欺骗检测方法，其特征在于，步骤1中，所述滑动窗口的具体设定步骤如下：

步骤1.1：设定欺骗检测可容忍的最大时延maxTime，则设定滑动窗口大小范围为在该范围内设定滑动窗口，固定窗口大小为W；所述f_GPS为GPS信号的频率；

步骤1.2：设定窗口滑动距离为W-1；

所述滑动窗口大小W的设置考虑了用户可容忍的最大时延maxTime，且窗口大小等于窗口内接收到GPS信号的次数的整数倍。