针对触觉共享控制转向系统的时间-varying阻抗攻击生成

车辆转向的安全关键特性是探索现代车辆转向系统可能遭受的网络物理攻击空间的主要动机之一。本文研究了破坏人类驾驶员与车辆触觉共享控制(HSC)转向系统之间交互动力学稳定性的对抗能力。与常规机器人学文献中通过确保无源性来使人与自动化交互动力学稳定的主要目标不同,本文采取了完全相反的路线。具体而言,为调查成功网络物理攻击的破坏能力,本文证明了针对HSC转向系统的攻击者可通过合成时变阻抗剖面来破坏人类驾驶员与车辆HSC转向系统之间的交互动力学稳定性。特别地,研究表明对手可利用适当设计的非无源且时变的对抗阻抗目标动力学,其以人类驾驶员与转向柱力矩的线性组合作为输入。利用这些目标动力学,对手可实时生成针对驾驶员输入设备与车辆方向控制转向总成的参考角指令。此外,研究表明对手可使用适当的自适应控制策略使方向盘与车辆转向柱角位置跟踪由时变阻抗目标动力学生成的参考指令。数值仿真证明了此类时变阻抗攻击的有效性,其导致驾驶员与HSC转向系统之间出现非无源且本质不稳定的交互。