技术特征：
1.一种无人艇集群分布式安全控制方法，其特征在于，包括：将无人艇集群系统的波浪扰动模型、复合故障模型与dos攻击模型进行关联建模，形成综合模型；根据综合模型建立无人艇集群的非周期性dos攻击模型；以及根据非周期性dos攻击模型划分的dos攻击激活和休眠阶段，在无人艇集群的基线控制与分布式安全控制之间切换，并且在dos攻击休眠阶段进行基于事件触发的无人艇集群可更新控制。2.如权利要求1所述的无人艇集群分布式安全控制方法，其特征在于，形成综合模型和非周期性dos攻击模型包括：构建无人艇开放和/或动态海洋场景下波浪扰动和/或波浪突变和/或缓变执行器复合故障和/或非周期性dos攻击的关联模型；根据非周期性dos攻击导致通讯拓扑链路全中断或保持连通的相异激活和休眠结果，建立无人艇非周期性dos攻击模型；以及引入dos攻击频率以及平均驻留时间指标，构建无人艇集群抗攻击目标下对非周期性dos攻击的指标约束条件。3.如权利要求2所述的无人艇集群分布式安全控制方法，其特征在于，根据非周期性dos攻击模型划分的dos攻击激活和休眠阶段，使得无人艇集群实施基线控制及分布式安全控制之间的切换，以及在dos攻击休眠阶段进行基于事件触发的无人艇集群可更新控制包括：从受非周期性dos激活攻击影响下无人艇的基线安全控制器切换至受非周期性dos休眠攻击影响下无人艇的分布式安全控制器。4.如权利要求3所述的无人艇集群分布式安全控制方法，其特征在于，基线安全控制器包含估计补偿信息，其负反馈作用为容错控制中补偿故障负面影响提供额外和正面信息，实施物理层执行器复合故障进行有效抵消的容错目标，以及网络层非周期性dos攻击激活阶段的抗攻击目标；以及分布式安全控制器包含估计补偿信息、以及基于最新成功触发时刻完成信息交互的分布式状态信息；所述分布式状态信息仅需在最新成功触发时刻完成交互，实施物理层执行器复合故障进行有效抵消的容错目标，以及网络层非周期性dos攻击休眠阶段的抗攻击目标。5.如权利要求4所述的无人艇集群分布式安全控制方法，其特征在于，根据非周期性dos攻击模型划分的dos攻击激活和休眠阶段，使得无人艇集群实施基线控制及分布式安全控制之间的切换，以及在dos攻击休眠阶段进行基于事件触发的无人艇集群可更新控制还包括：通过基于事件触发的无人艇集群可更新控制，进行低复杂度的基于事件的分布式安全控制机制，以减少无人艇集群系统中通信拓扑的带宽占用并减轻网络物理威胁的影响，设置事件触发阈值上界以消除循环重复触发行为。6.如权利要求5所述的无人艇集群分布式安全控制方法，其特征在于，还包括：第i个无人艇的摇摆、偏航、滚转运动方程中引入波浪扰动ω
i
(t)＝[ω
ψi
(t) ω
φi
(t)]
t
以及指数型突变和缓变执行器复合故障得到无人艇“波浪扰动-复合故障”动态方程表示如下：建立非周期性dos攻击模型，将非周期性dos攻击建模为激活和休眠状态；针对非周期性dos攻击给定三类指标，分别为dos攻击数量n
γ
(t0,t)，dos攻击频率以及在dos攻击总激活时间间隔γ
a
(t0,t)内的平均驻留时间指标τ
a
＞0，其中分别表示为dos激活攻击和dos休眠攻击的数量。7.如权利要求6所述的无人艇集群分布式安全控制方法，其特征在于，还包括：定义非周期性dos攻击总激活和总休眠时间间隔，定义为非周期性dos攻击总激活时间间隔，即在时间间隔内信息交互被中断，其中t0为初始时刻，t为终止时刻，∪为并集，∩为交集，为第r个dos攻击激活时间间隔，r为自然数，其中为非周期性dos攻击在[t0,t]间隔的激活序列，且为非周期性时变间隔；在非周期性dos攻击总激活时间间隔内无法利用邻接无人艇的信息实现分布式抗攻击安全控制；定义γ
d
(t0,t)＝[t0,t]\γ
a
(t0,t)为非周期性dos攻击总休眠时间间隔，即在时间间隔内信息交互被允许，且连通拓扑结构不改变，\为余集；在非周期性dos攻击总休眠时间间隔内能够利用邻接无人艇的信息实现分布式抗攻击安全控制；针对非周期性dos攻击建模，设置dos攻击数量、dos攻击频率以及平均驻留时间，定义为dos攻击数量，其中分别表示为dos激活攻击和dos休眠攻击的数量；定义为dos攻击频率，其中表示为dos激活攻击的数量；在dos攻击总激活时间间隔γ
a
(t0,t)内定义存在界值γ0≥0和平均驻留时间指标τ
a
＞0满足确定满足如下约束的dos攻击频率以及平均驻留时间τ
a
，τ
a
＞(α
1-σ
*
)-1
(α1+α2)使得无人艇集群分布式安全控制位于非周期性dos休眠攻击时间间隔，同时无人艇集群基线安全控制位于非周期性dos激活攻击时间间隔。8.如权利要求7所述的无人艇集群分布式安全控制方法，其特征在于，还包括：根据在非周期性dos攻击激活间隔时间γ
a
(t0,t)无人艇集群通讯被中断，利用分散式未知输入观测器的估计信息在无人艇集群非周期性dos激活攻击建模下，设计如下表示的第i个无人艇的基线安全控制器：
其中k1＝[k
x k
f
]表示为补偿增益，其中k
x
为内部状态估计增益，而k
f
表示为故障估计增益，具体如下：所设计的基线安全控制器仅包含估计补偿信息改进增加的状态和故障估计信息来源于分散式未知输入观测器中无人艇角度、角速度状态估计信息以及执行器复合故障估计信息其负反馈作用为容错控制中补偿故障负面影响提供额外和正面信息，改进了现有独立故障估计和独立容错控制技术的单一和保守性，充分利用故障估计和容错控制的有机联系，最终实现对物理层执行器复合故障有效抵消的容错目标以及网络层非周期性dos攻击激活阶段的抗攻击目标。9.如权利要求8所述的无人艇集群分布式安全控制方法，其特征在于，还包括：根据在非周期性dos攻击休眠间隔时间γ
d
(t0,t)无人艇集群通讯被允许，在非周期性dos攻击休眠间隔时间段进行无人艇集群分布式安全控制器的更新；根据基线安全控制器，在无人艇集群非周期性dos休眠攻击建模下，切换设计如下表示的第i个无人艇的基于事件触发机制的分布式安全控制器：其中k2表示为信息交互增益，a
ij
为的第i行第j列元素值，其中和分别为图论中通讯拓扑邻接矩阵和与第i个节点相邻节点的集合；分别表示为第i个、第j个无人艇在最新成功触发时刻完成信息交互的状态值；分布式安全控制器除包含估计补偿信息还包含基于最新成功触发时刻完成信息交互的分布式状态信息通过信息交互增益k2连接，所述分布式状态信息在最新成功触发时刻完成交互。10.如权利要求9所述的无人艇集群分布式安全控制方法，其特征在于，还包括：在非周期性dos攻击休眠间隔时间γ
d
(t0,t)无人艇集群通讯被允许，在非周期性dos攻击休眠间隔时间段进行无人艇集群分布式安全控制器的更新；在dos攻击休眠间隔时间γ
d
(t0,t)内的时间序列处完成事件触发的采样，以更新安全控制器在每一个事件触发时刻被激活；根据第i个无人艇最新成功触发时刻完成信息交互的状态值构造状态交互误差信号根据状态交互误差δ
i
(t)及如下表示的事件触发阈值上界明确更新时刻序列
其中θ
i
＞0表示为基于时间触发的阈值标量，|| ||表示为二范数，在满足该约束条件的时刻为可事件触发的采样更新时刻事件触发阈值上界为
技术总结
本发明提供了一种无人艇集群分布式安全控制方法，包括：将无人艇集群系统的波浪扰动模型、复合故障模型与DoS攻击模型进行关联建模，形成综合模型；根据综合模型建立无人艇集群的非周期性DoS攻击模型；以及根据非周期性DoS攻击模型划分的DoS攻击激活和休眠阶段，使得无人艇集群实施基线控制及分布式安全控制之间的切换，以及在DoS攻击休眠阶段进行基于事件触发的无人艇集群可更新控制。事件触发的无人艇集群可更新控制。事件触发的无人艇集群可更新控制。
技术研发人员：柳春 汪小帆 任肖强 蒲华燕 王曰英 彭艳 谢少荣
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2022.04.01
技术公布日：2022/8/5