[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

说明书

本发明公开了一种基于车载IMU的自动驾驶GPS欺骗检测方法，包括以下步骤：设定滑动窗口；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；收集和处理车载IMU数据及GPS信息；当窗口满时，计算滑动窗口内位置和速度差异度；利用阈值检测是否存在GPS欺骗。本发明还公开了一种实现上述欺骗检测方法的系统。本发明利用车载IMU数据得出车辆的位置和行驶速度，同时考虑时间因素及位置因素对检测结果的影响，得出GPS信号与车载IMU数据的计算结果的差异，再与预先设定阈值比较，从而监测是否有GPS欺骗事件发生，实现有效检测自动驾驶GPS欺骗攻击的安全防护方案。

技术领域

本发明属于车载信息安全技术领域，尤其涉及一种基于车载IMU的自动驾驶GPS欺骗检测方法及系统。

背景技术

随着智能交通的不断发展，车载信息安全也成了人们日益关注的焦点，保障GPS信号的安全性、完整性是保障车载信息安全的重要环节。目前对于GPS信号的反欺骗技术主要有两个方向：一是分析攻击原理，针对不同的攻击设计不同的解决方案；二是利用GPS信号求出车辆的加速度信息与独立测量源测量的加速度信息进行比较，以进行GPS欺骗检测。然而，对于第一个反欺骗技术方向来说，攻击手段层出不穷，针对攻击原理设计对应的反欺骗方案难以得到及时部署，具有滞后性；第二个反欺骗技术方向解决了第一个方向的实效性问题，但是没有将时间维度以及位置信息同时纳入考虑范围。

针对上述考虑，可以设计同时考虑时间维度以及位置信息的GPS欺骗检测方法，会较大程度地提高GPS欺骗检测的准确率。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于车载IMU的自动驾驶GPS欺骗检测方法。在本发明欺骗检测方法中同时考虑时间维度以及位置信息，一是设定时间惩罚参数以增加比较信息的维度；二是由车载IMU测量值计算位置及速度信息时，采用增量的方法以降低计算量。通过设定一个检测阈值和固定大小的滑动窗口，分别计算滑动窗口内位置和速度的差异度，并将其与预先设定的阈值比较以进行欺骗检测，实现一种基于车载IMU的自动驾驶GPS欺骗检测方法。

本发明所述的一种基于车载IMU，利用阈值实现自动驾驶场景车端GPS欺骗检测的方法具体实现步骤如下：

步骤1：设定滑动窗口，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(f_GPS为GPS信号的频率)，在该范围内尽可能设定较大容量的滑动窗口，固定窗口大小为W；

步骤1.2：设定窗口滑动距离为W-1；

所述滑动窗口大小W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。

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，具体设定步骤如下：

步骤2.1：计算n次未发生欺骗时的位置差异度Difference_p1，Difference_p2，……，Difference_pn，令其均值作为位置差异度阈值Thresh_p＝average{Difference_p1，Difference_p2，……，Difference_pn}；n为自然数；