利索能及
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专利号: 2024101360046
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于ROS环境下网联机器人的网络攻击系统,其特征在于,包括:

场景设定模块,用于运行领航者节点,并生成在主机显示的领航者husky机器人与在从机显示的跟随者tt1机器人所在的场景;

编队环境生成模块,用于运行跟随者节点,通过TCP通信协议接收领航者husky机器人与跟随者tt1机器人的里程计信息和速度信息,通过编队算法计算出跟随者tt1机器人下一时刻运行的线速度vf和角速度wf,并将速度通过TCP通信协议作为控制信号发送给跟随者tt1机器人;

网络攻击模块,包含虚假数据注入模块、重放攻击模块、拒绝服务攻击模块,用于对编队的机器人实施攻击;

其中,虚假数据注入模块,用于拦截领航者husky机器人与跟随者tt1机器人之间进行信息交互的数据包,并判断其是否为含有控制信号的数据包,若否,则重新拦截数据包,若是,则将该数据包的控制信息提取出来,转化为双精度浮点型数据,对其注入虚假数据,再还原为原数据包的控制信息形式,发送给从机;具体内容为:设定攻击持续时间为T,当第一次发生攻击的时间小于T时,若主机和从机的IP地址为设定地址且数据包中包含标志位,则表明该数据包中含有控制信号,将该数据包拆分成其他信息other和数据Data,从Data中提取出十六进制数据,并且将其转换为小端字节序,从小端字节序中提取出线速度和角速度,将其转换为双精度浮点型;

将虚假数据注入到线速度和角速度中,具体公式为:

v'=vf+r;

w'=wf+r;

其中,r表示虚假数据,v'表示虚假数据注入后的线速度,w'表示虚假数据注入后的角速度,vf表示跟随者tt1机器人的线速度,wf表示跟随者tt1机器人的角速度;

将注入虚假数据的线速度和角速度转化为Data格式的数据DataNew,对数据包进行重组,获得含虚假数据的数据包packetnew;向数据Data中不断注入packetnew,直到攻击时间结束;

重放攻击模块,用于拦截带有控制信号的数据包,将拦截的控制信号存储在数组中,重放存储的控制信号,直到达到设定的重放数据包总数,跟随者机器人tt1将按照重放指令进行运动;具体内容为:步骤1、在捕获阶段,创建一个存储数据的数组,并设置重放数据包的数量为n和重放时刻为m,将数据包中的控制信息逐一保存到数组中;

步骤2、在重放阶段,截取正在传输的控制信号,并将其替换为存储在数组中的控制信号,发送给跟随者tt1机器人,重复替换过程,直到到达重放时刻m;

步骤3、在攻击成功阶段,跟随者tt1机器人根据步骤1‑2的内容进行运动;

拒绝服务攻击模块,用于在领航者husky机器人通信的时候,抓取传输的数据包,找到从机的端口号和IP地址;向跟随者tt1机器人发送不符合规则的连接请求的数据包,使其处于半连接状态;具体内容为:通过端口号和IP地址找到负责传输的控制信号,抓取包含控制信号的数据包进行流追踪,找到SYN请求报文,确定从机的IP和目标端口号,向领航者husky机器人与跟随者tt1机器人信息交互的通信信道发送不符合规则的连接请求数据包,使其处于半连接状态;其中发送的数据包源IP地址是随机伪造的,源端口是从一个随机数开始,每次加一;数据包Data大小为200比特;在实施拒绝服务攻击的时候,首先要输入端口号和IP地址,为从机发现和端口扫描的结果,然后开启多线程,向从机发送大量连接请求的报文。

2.根据权利要求1所述的基于ROS环境下网联机器人的网络攻击系统,其特征在于,编队环境生成模块中,获得速度包括以下内容:步骤1、在领航者husky机器人的笛卡尔坐标系下,期望的跟随者tt1机器人的位置表示为:*

其中, 表示期望编队的相对x轴距离, 表示期望编队的相对y轴距离,l、 分别表示期望编队的相对距离、相对角度;

在领航者husky机器人的笛卡尔坐标系下,实际的跟随者tt1机器人的位置表示为:其中,lx表示实际编队的相对x轴距离,ly表示实际编队的相对y轴距离,(xl,yl,θl)表示领航者husky机器人的位姿状态姿态,xl、yl、θl分别表示领航者husky机器人位置的x坐标、y坐标、偏航角,(xf,yf,θf)表示跟随者tt1机器人的位姿状态姿态,xf、yf、θf分别表示跟随者tt1机器人位置的x坐标、y坐标、偏航角,d表示车体中心到车头的距离;

编队误差表示为:

其中,ex表示x轴的编队误差,ey表示y轴的编队误差;

步骤2、对编队误差求导并把运动学方程代入,具体公式为:

其中, 表示x轴的编队误差的导数,表示期望距离的导数, 表示期望角度的导数,vl表示领航者husky机器人的速度,δlf=θf‑θl表示领航者husky机器人与跟随者tt1机器人的偏航角差值, 表示y轴的编队误差的导数,wl表示领航者husky机器人的角速度;

步骤3、设定期望的距离与角度为固定值,得到 具体公式为:

步骤4、利用线性反馈控制算法得到跟随者tt1机器人的线速度和角速度,具体公式为:其中,k1、k2均表示反馈线性化系数。

3.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至2中任一项所述系统的步骤。

4.一种计算机可读的存储介质,所述计算机可读的存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器运行时执行所述权利要求1至2中任一项所述的系统。