本發(fā)明屬于多航天器編隊(duì)安全控制，具體涉及一種用于抵御多路欺騙攻擊的多航天器安全協(xié)同控制方法。

背景技術(shù)：

1、在航天技術(shù)的飛速發(fā)展背景下，航天器控制領(lǐng)域成為研究的熱點(diǎn)，隨著太空探索任務(wù)的復(fù)雜性增加，傳統(tǒng)的單航天器執(zhí)行任務(wù)模式已難以滿(mǎn)足需求，多航天器協(xié)同控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，多航天器系統(tǒng)能夠通過(guò)分工合作，提高任務(wù)執(zhí)行的效率和可靠性，然而，多航天器系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，其無(wú)線通信鏈路易受到欺騙攻擊，這可能導(dǎo)致信息傳輸錯(cuò)誤，進(jìn)而影響航天器的正常運(yùn)行，甚至造成不可估量的損失。因此，研究在欺騙攻擊環(huán)境下多航天器的安全協(xié)同控制方法顯得尤為重要；

2、如，中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)cn111752292a提出了一種分布式航天器跟蹤控制方法，該方法通過(guò)分布式有限時(shí)間狀態(tài)觀測(cè)器來(lái)觀測(cè)領(lǐng)航者信息，并采用快速非奇異終端滑?？刂扑惴▉?lái)處理外界干擾，同時(shí)設(shè)計(jì)輸入飽和函數(shù)限制姿態(tài)控制力矩，以實(shí)現(xiàn)航天器姿態(tài)的快速協(xié)同跟蹤。盡管該方法在控制精度和響應(yīng)速度上有所突破，但它并未涉及系統(tǒng)在遭受欺騙攻擊時(shí)的應(yīng)對(duì)策略；

3、再者，中國(guó)專(zhuān)利公告號(hào)cn117806164a公開(kāi)了一種在拒絕服務(wù)攻擊下基于動(dòng)態(tài)事件法的多航天器編隊(duì)一致性控制方法，該方法通過(guò)構(gòu)建多航天器編隊(duì)系統(tǒng)模型，并設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)事件觸發(fā)機(jī)制來(lái)降低通信頻率，以應(yīng)對(duì)時(shí)間序列的拒絕服務(wù)攻擊，確保系統(tǒng)在攻擊下仍能保持穩(wěn)定。然而，該方法在建模時(shí)采用線性模型，這與實(shí)際航天器高度非線性強(qiáng)耦合的數(shù)學(xué)模型存在較大差異，導(dǎo)致建模誤差較大。此外，該方法同樣未能解決欺騙攻擊導(dǎo)致的系統(tǒng)失穩(wěn)問(wèn)題；

4、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)在多航天器協(xié)同控制方面取得了一定進(jìn)展，但在面對(duì)欺騙攻擊時(shí)，仍存在安全性和穩(wěn)定性方面的挑戰(zhàn)。因此，開(kāi)發(fā)一種能夠有效抵御欺騙攻擊并確保多航天器系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的協(xié)同控制方法，是當(dāng)前航天技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種用于抵御多路欺騙攻擊的多航天器安全協(xié)同控制方法，能夠有效處理系統(tǒng)發(fā)生受到網(wǎng)絡(luò)攻擊時(shí)存在失穩(wěn)的問(wèn)題，進(jìn)而有效解決了系統(tǒng)受到欺騙攻擊的問(wèn)題，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體如下：

3、一種用于抵御多路欺騙攻擊的多航天器安全協(xié)同控制方法，包括以下步驟：

4、s1：利用羅德里格斯參數(shù)建立航天器的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，建立多路欺騙攻擊的數(shù)學(xué)模型并對(duì)受攻擊的航天器模型進(jìn)行預(yù)處理；

5、s2：設(shè)計(jì)基于受損系統(tǒng)狀態(tài)的航天器一致性誤差變量，構(gòu)建航天器實(shí)際姿態(tài)輸出與受損一致性誤差變量之間的相關(guān)關(guān)系；

6、s3：利用自適應(yīng)模糊更新律估計(jì)由欺騙攻擊引起的航天器姿態(tài)模型中的未知項(xiàng)，并利用一階濾波器構(gòu)建第一虛擬控制器和第二虛擬控制器；

7、s4：根據(jù)第一虛擬控制器和第二虛擬控制器構(gòu)建航天器姿態(tài)控制器，并設(shè)計(jì)nussbaum函數(shù)處理由欺騙攻擊導(dǎo)致的控制方向存在未知的問(wèn)題。

8、本發(fā)明取得的技術(shù)效果為：

9、本發(fā)明針對(duì)欺騙攻擊對(duì)航天器通信鏈路注入錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行了安全分析，針對(duì)欺騙攻擊挾持航天器節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致的部分函數(shù)未知問(wèn)題設(shè)計(jì)了模糊自適應(yīng)更新律有效估計(jì)未知函數(shù)，導(dǎo)致的控制方向未知問(wèn)題構(gòu)建了nussbaum函數(shù)進(jìn)行方向搜索，有效處理系統(tǒng)發(fā)生受到網(wǎng)絡(luò)攻擊時(shí)存在失穩(wěn)的問(wèn)題，利用羅德里格斯參數(shù)建立航天器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，利用第一虛擬控制器，第二虛擬控制器以及自適應(yīng)模糊更新律建立航天器安全控制器，利用安全控制器對(duì)多航天器進(jìn)行編隊(duì)協(xié)同控制，有效解決了系統(tǒng)受到欺騙攻擊的問(wèn)題，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種用于抵御多路欺騙攻擊的多航天器安全協(xié)同控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多航天器安全協(xié)同控制方法，其特征在于：所述s1中，建立航天器的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型時(shí)，首先利用修正的羅德里格斯參數(shù)向量對(duì)第i個(gè)剛體航天器的運(yùn)動(dòng)學(xué)姿態(tài)建模，其公式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多航天器安全協(xié)同控制方法，其特征在于：所述航天器的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约昂教炱鞴?jié)點(diǎn)受到的欺騙攻擊建模為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多航天器安全協(xié)同控制方法，其特征在于：所述s2中的具體過(guò)程為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多航天器安全協(xié)同控制方法，其特征在于：利用下式構(gòu)建航天器受損一致性誤差向量與實(shí)際一致性誤差向量之間的相關(guān)關(guān)系，公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多航天器安全協(xié)同控制方法，其特征在于：所述s3中，利用下式獲得第一虛擬控制器，具體公式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多航天器安全協(xié)同控制方法，其特征在于：利用下式使航天器姿態(tài)控制器獲得系統(tǒng)的原始狀態(tài)向量，具體公式為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多航天器安全協(xié)同控制方法，其特征在于：所述s4中，建立實(shí)際航天器控制器，其具體公式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于多航天器編隊(duì)安全控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于抵御多路欺騙攻擊的多航天器安全協(xié)同控制方法，包括利用羅德里格斯參數(shù)建立航天器的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，建立多路欺騙攻擊的數(shù)學(xué)模型并對(duì)受攻擊的航天器模型進(jìn)行預(yù)處理，設(shè)計(jì)基于受損系統(tǒng)狀態(tài)的航天器一致性誤差變量，構(gòu)建航天器實(shí)際姿態(tài)輸出與受損一致性誤差變量之間的相關(guān)關(guān)系，利用自適應(yīng)模糊更新律估計(jì)由欺騙攻擊引起的航天器姿態(tài)模型中的未知項(xiàng)，并利用一階濾波器構(gòu)建第一虛擬控制器和第二虛擬控制器。本發(fā)明能夠有效處理系統(tǒng)發(fā)生受到網(wǎng)絡(luò)攻擊時(shí)存在失穩(wěn)的問(wèn)題，進(jìn)而有效解決了系統(tǒng)受到欺騙攻擊的問(wèn)題，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：畢艷楠,邱劍彬,李梓境,秦晨輝,王桐
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5