分布式抗攻击编队控制对抗虚假数据注入
系统与控制
2025-06-17 v2 系统与控制
摘要
本文提出了一种新型的分布式车辆编队控制与协调策略。我们提出了一种分布式前车-后车协同自适应巡航控制（CACC）方案，允许选择任意小的车间间距，同时保证即使在通信信道受到虚假数据注入等网络攻击的情况下也不会发生追尾碰撞。CACC 策略的安全性保证通过结合一种显式考虑执行器饱和的基于传感器的 ACC 策略，以及一种具有状态依赖控制权限上限的基于通信的预测项来推导，从而抑制不可靠通信信道的影响。然而，未被检测到的攻击仍可能降低编队性能。为缓解这一问题，我们提出了一种定制的基于卡尔曼观测器的攻击检测算法，该算法最初触发从 CACC 策略切换到 ACC 策略。随后，通过依赖高层协调器，我们的策略允许通过重新配置编队拓扑本身将受损车辆从编队中隔离出来。该协调器还可以处理合并和拆分请求。我们将算法与先进的分布式模型预测控制（MPC）方案和鲁棒控制方案进行了广泛的仿真对比。此外，我们在真实系统（一组缩比类车机器人）上广泛测试了完整方法。此外，我们分享了运行仿真和机器人实验的代码。
引用
@article{arxiv.2411.04789,
title = {Distributed Attack-Resilient Platooning Against False Data Injection},
author = {Lorenzo Lyons and Manuel Boldrer and Laura Ferranti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.04789},
year = {2025}
}