[发明专利]无人艇集群分布式安全控制方法

说明书

本发明提供了一种无人艇集群分布式安全控制方法，包括：将无人艇集群系统的波浪扰动模型、复合故障模型与DoS攻击模型进行关联建模，形成综合模型；根据综合模型建立无人艇集群的非周期性DoS攻击模型；以及根据非周期性DoS攻击模型划分的DoS攻击激活和休眠阶段，使得无人艇集群实施基线控制及分布式安全控制之间的切换，以及在DoS攻击休眠阶段进行基于事件触发的无人艇集群可更新控制。

技术领域

本发明涉及无人艇技术领域，特别涉及一种无人艇集群分布式安全控 制方法。

背景技术

近年来，随着陆地燃料资源的枯竭，占据地球面积约71％的海洋战略 地位随之不断提高。为充分勘探和开采海洋资源，海洋装备技术的发展不 可或缺。以无人艇(包括水下航行体、水下机器人、水面无人船等)为代表 的海洋智能装备是现阶段海上作业的主要载体。

无人艇的工作范围经常处于环境复杂多变的水域，经常会带给无人艇 不可预知的影响。随着无人艇作业能力的提升，其复杂性随之提高，其安 全保障也得到深入关注。无人艇应尽早发现可能存在的故障，并采取适当、 合理的容错手段，以降低无人艇潜在的风险，而实现其自主故障诊断和容 错控制是无人艇安全航行和作业的核心。

无人艇一般通过网络进行通信和互联，而网络化的无人艇很可能因受 到DOS攻击而发生故障。DoS是Denial of Service的简称，即拒绝服务， 造成DoS的攻击行为被称为DoS攻击，其目的是使计算机或网络无法提供 正常的服务。最常见的DoS攻击有计算机网络宽带攻击和连通性攻击。其 中服务资源包括网络带宽，文件系统空间容量，开放的进程或者允许的连 接。这种攻击会导致通信资源的匮乏，无论计算机的处理速度多快、内存 容量多大、网络带宽的速度多快都无法避免这种攻击带来的后果。

网络化无人艇集群若受到物理层复合故障及网络层非周期性DoS攻击 则会带来非常严重的后果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人艇集群分布式安全控制方法，以解决 现有的网络化无人艇集群受到物理层复合故障及网络层非周期性DoS攻击 无法维持可靠性和安全性的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种无人艇集群分布式安全控制方 法，包括：

将无人艇集群系统的波浪扰动模型、复合故障模型与DoS攻击模型进 行关联建模，形成综合模型；

根据综合模型建立无人艇集群的非周期性DoS攻击模型；以及

根据非周期性DoS攻击模型划分的DoS攻击激活和休眠阶段，在无人 艇集群的基线控制与分布式安全控制之间切换，并且在DoS攻击休眠阶段 进行基于事件触发的无人艇集群可更新控制。

可选的，在所述的无人艇集群分布式安全控制方法中，形成综合模型 和非周期性DoS攻击模型包括：

构建无人艇开放和/或动态海洋场景下波浪扰动和/或突变和/或缓变执 行器复合故障和/或非周期性DoS攻击的关联模型；

根据非周期性DoS攻击导致通讯拓扑链路全中断或保持连通的相异激 活和休眠结果，建立无人艇非周期性DoS攻击模型；以及

引入DoS攻击频率以及平均驻留时间指标，构建无人艇集群抗攻击目 标下对非周期性DoS攻击的指标约束条件。

可选的，在所述的无人艇集群分布式安全控制方法中，根据非周期性 DoS攻击模型划分的DoS攻击激活和休眠阶段，使得无人艇集群实施基线 控制及分布式安全控制之间的切换，以及在DoS攻击休眠阶段进行基于事 件触发的无人艇集群可更新控制包括：

从受非周期性DoS激活攻击影响下无人艇的基线安全控制器切换至受 非周期性DoS休眠攻击影响下无人艇的分布式安全控制器。