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专利号: 2025109944219
申请人: 西安航空职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种智能化汽车车载网络检测诊断方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

调取历史正常行为数据,对历史正常行为数据进行统计模型构建,建立正常统计数据基线;

进行ECU行为模型构建,分析ECU和节点的交互模式数据,建立正常交互模型;

从车载网络中采集多维度实时数据,所述多维度实时数据包括CAN总线消息、ECU状态信息和传感器数据;

计算多维度实时数据与正常统计数据基线的偏离程度,计算多维度实时数据与正常交互模型的偏离程度,结合统计异常和交互异常的检测结果,得到车载网络诊断结果;

根据滑动窗口方法进行动态更新,适应网络变化;

其中,所述进行ECU行为模型构建,分析ECU和节点的交互模式数据,建立正常交互模型的步骤,具体包括:统计ECU在不同状态之间的转换概率:T={ },其中,T是状态转换概率矩阵,{ }=P( )表示从状态 转换到状态 的概率;统计ECU发送和接收每种消息类型的频率:Fsend={fsend(m1),fsend(m2),…,fsend(mk)},mi表示第i种消息类型,共k种消息类型;统计ECU对于每种消息类型的平均响应时间 (mi), (mi)表示ECU对消息类型mi的平均响应时间,计算每种消息类型的响应时间标准差 (mi);统计节点之间的交互频率:I={ },其中 表示节点u和节点v之间的交互频率;确定正常交互模式: = ,其中表示节点u与节点v之间的交互概率,V是节点集合,构建交互模式矩阵PT={ };建立正常交互模型N={T,Fsend, , ,PT},包括状态转换概率、消息频率、平均响应时间、响应时间标准差和交互模式矩阵;

其中,所述计算多维度实时数据与正常交互模型的偏离程度的步骤,具体包括:提取多维度实时数据中的ECU实时状态转换序列、ECU实时发送和接收的消息类型及频率、ECU实时响应时间以及节点之间的实时交互频率;根据正常交互模型N中的状态转换概率矩阵T,计算实时状态转换序列的偏离程度Dtrans,Dtrans= log ,其中 是状态序列长度;计算消息频率偏离程度Dmsg、响应时间偏离程度Dres和交互频率偏离程度Dint,Dmsg通过实时消息频率与正常消息频率计算得到,Dres通过实时响应时间与正常响应时间计算得到,Dint通过实时交互频率与正常交互频率计算得到,计算综合交互异常得分Sinter=k3×Dtrans+k4×Dmsg+k5×Dres+k6×Dint,k3至k6为权重系数,当Sinter高于交互阈值,确定存在交互异常。

2.根据权利要求1所述的智能化汽车车载网络检测诊断方法,其特征在于,所述对历史正常行为数据进行统计模型构建,建立正常统计数据基线的步骤,具体包括:计算历史正常行为数据中每类特征数据f的均值 和方差 ;

对每类特征数据拟合概率分布:P(f)= ;

汇总所有类别特征数据所拟合的概率分布,建立正常行为基线模型。

3.根据权利要求2所述的智能化汽车车载网络检测诊断方法,其特征在于,所述计算多维度实时数据与正常统计数据基线的偏离程度的步骤,具体包括:提取多维度实时数据中与历史正常行为数据相对应的特征数据,每个所述特征数据对应有实时特征值;

计算每类实时的特征数据 在概率分布P( )下的概率密度值,确定偏离程度Dstat( )=logP( );

对所有特征数据的偏离程度进行加权求和,得到综合统计异常得分Sstat,Sstat=Dstat( ),其中 是特征 的权重,共n类特征数据,当Sstat>Θstat,Θstat为统计阈值,确定存在统计异常。

4.根据权利要求3所述的智能化汽车车载网络检测诊断方法,其特征在于,所述根据滑动窗口方法进行动态更新的步骤,具体包括:基于滑动窗口的大小,每间隔滑动时间步长为Δt,重新计算实时特征数据的均值和方差,更新概率分布P( )、更新状态转换概率矩阵T、消息频率Fsend、响应时间统计值和交互模式矩阵PT。

5.一种智能化汽车车载网络检测诊断终端,其特征在于,所述终端包括:

统计模型构建模块,用于调取历史正常行为数据,对历史正常行为数据进行统计模型构建,建立正常统计数据基线;

交互模型构建模块,用于进行ECU行为模型构建,分析ECU和节点的交互模式数据,建立正常交互模型;

实时数据采集模块,用于从车载网络中采集多维度实时数据,所述多维度实时数据包括CAN总线消息、ECU状态信息和传感器数据;

偏离程度检测模块,用于计算多维度实时数据与正常统计数据基线的偏离程度,计算多维度实时数据与正常交互模型的偏离程度,结合统计异常和交互异常的检测结果,得到车载网络诊断结果;

数据动态更新模块,用于根据滑动窗口方法进行动态更新,适应网络变化;

其中,所述交互模型构建模块包括:状态转换概率单元,用于统计ECU在不同状态之间的转换概率:T={ },其中,T是状态转换概率矩阵,{ }=P( )表示从状态 转换到状态 的概率;消息类型频率单元,用于统计ECU发送和接收每种消息类型的频率:Fsend={fsend(m1),fsend(m2),…,fsend(mk)},mi表示第i种消息类型,共k种消息类型;消息响应时间单元,用于统计ECU对于每种消息类型的平均响应时间 (mi), (mi)表示ECU对消息类型mi的平均响应时间,计算每种消息类型的响应时间标准差 (mi);节点交互频率单元,用于统计节点之间的交互频率:I={ },其中 表示节点u和节点v之间的交互频率;交互概率计算单元,用于确定正常交互模式: = ,其中 表示节点u与节点v之间的交互概率,V是节点集合,构建交互模式矩阵PT={ };正常交互模型单元,用于建立正常交互模型N={T,Fsend, , ,PT},包括状态转换概率、消息频率、平均响应时间、响应时间标准差和交互模式矩阵;

其中,所述偏离程度检测模块包括:ECU特征提取单元,用于提取多维度实时数据中的ECU实时状态转换序列、ECU实时发送和接收的消息类型及频率、ECU实时响应时间以及节点之间的实时交互频率;状态转换偏离单元,用于根据正常交互模型N中的状态转换概率矩阵T,计算实时状态转换序列的偏离程度Dtrans,Dtrans= log ,其中 是状态序列长度;交互异常确定单元,用于计算消息频率偏离程度Dmsg、响应时间偏离程度Dres和交互频率偏离程度Dint,Dmsg通过实时消息频率与正常消息频率计算得到,Dres通过实时响应时间与正常响应时间计算得到,Dint通过实时交互频率与正常交互频率计算得到,计算综合交互异常得分Sinter=k3×Dtrans+k4×Dmsg+k5×Dres+k6×Dint,k3至k6为权重系数,当Sinter高于交互阈值,确定存在交互异常。

6.根据权利要求5所述的智能化汽车车载网络检测诊断终端,其特征在于,所述统计模型构建模块包括:

特征数据计算单元,用于计算历史正常行为数据中每类特征数据f的均值 和方差 ;

概率分 布拟合 单元,用于对 每类特 征数 据拟合 概率分 布:P (f) =

行为基线模型单元,用于汇总所有类别特征数据所拟合的概率分布,建立正常行为基线模型。

7.根据权利要求6所述的智能化汽车车载网络检测诊断终端,其特征在于,所述偏离程度检测模块还包括:特征数据提取单元,用于提取多维度实时数据中与历史正常行为数据相对应的特征数据,每个所述特征数据对应有实时特征值;

概率分布偏离单元,用于计算每类实时的特征数据 在概率分布P( )下的概率密度值,确定偏离程度Dstat( )= logP( );

统计异常确定单元,用于对所有特征数据的偏离程度进行加权求和,得到综合统计异常得分Sstat,Sstat= Dstat( ),其中 是特征 的权重,共n类特征数据,当Sstat>Θstat,Θstat为统计阈值,确定存在统计异常。