一种用于抵御多路欺骗攻击的多航天器安全协同控制方法

本发明属于多航天器编队安全控制，具体涉及一种用于抵御多路欺骗攻击的多航天器安全协同控制方法。

背景技术：

1、在航天技术的飞速发展背景下，航天器控制领域成为研究的热点，随着太空探索任务的复杂性增加，传统的单航天器执行任务模式已难以满足需求，多航天器协同控制技术应运而生，多航天器系统能够通过分工合作，提高任务执行的效率和可靠性，然而，多航天器系统在执行任务时，其无线通信链路易受到欺骗攻击，这可能导致信息传输错误，进而影响航天器的正常运行，甚至造成不可估量的损失。因此，研究在欺骗攻击环境下多航天器的安全协同控制方法显得尤为重要；

2、如，中国专利公开号cn111752292a提出了一种分布式航天器跟踪控制方法，该方法通过分布式有限时间状态观测器来观测领航者信息，并采用快速非奇异终端滑模控制算法来处理外界干扰，同时设计输入饱和函数限制姿态控制力矩，以实现航天器姿态的快速协同跟踪。尽管该方法在控制精度和响应速度上有所突破，但它并未涉及系统在遭受欺骗攻击时的应对策略；

3、再者，中国专利公告号cn117806164a公开了一种在拒绝服务攻击下基于动态事件法的多航天器编队一致性控制方法，该方法通过构建多航天器编队系统模型，并设计动态事件触发机制来降低通信频率，以应对时间序列的拒绝服务攻击，确保系统在攻击下仍能保持稳定。然而，该方法在建模时采用线性模型，这与实际航天器高度非线性强耦合的数学模型存在较大差异，导致建模误差较大。此外，该方法同样未能解决欺骗攻击导致的系统失稳问题；

4、综上所述，现有技术在多航天器协同控制方面取得了一定进展，但在面对欺骗攻击时，仍存在安全性和稳定性方面的挑战。因此，开发一种能够有效抵御欺骗攻击并确保多航天器系统安全稳定运行的协同控制方法，是当前航天技术领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于抵御多路欺骗攻击的多航天器安全协同控制方法，能够有效处理系统发生受到网络攻击时存在失稳的问题，进而有效解决了系统受到欺骗攻击的问题，保证了系统的稳定性。

2、本发明采取的技术方案具体如下：

3、一种用于抵御多路欺骗攻击的多航天器安全协同控制方法，包括以下步骤：

4、s1：利用罗德里格斯参数建立航天器的姿态运动学和动力学模型，建立多路欺骗攻击的数学模型并对受攻击的航天器模型进行预处理；

5、s2：设计基于受损系统状态的航天器一致性误差变量，构建航天器实际姿态输出与受损一致性误差变量之间的相关关系；

6、s3：利用自适应模糊更新律估计由欺骗攻击引起的航天器姿态模型中的未知项，并利用一阶滤波器构建第一虚拟控制器和第二虚拟控制器；

7、s4：根据第一虚拟控制器和第二虚拟控制器构建航天器姿态控制器，并设计nussbaum函数处理由欺骗攻击导致的控制方向存在未知的问题。

8、本发明取得的技术效果为：

9、本发明针对欺骗攻击对航天器通信链路注入错误数据进行了安全分析，针对欺骗攻击挟持航天器节点导致的部分函数未知问题设计了模糊自适应更新律有效估计未知函数，导致的控制方向未知问题构建了nussbaum函数进行方向搜索，有效处理系统发生受到网络攻击时存在失稳的问题，利用罗德里格斯参数建立航天器姿态运动学和动力学模型，利用第一虚拟控制器，第二虚拟控制器以及自适应模糊更新律建立航天器安全控制器，利用安全控制器对多航天器进行编队协同控制，有效解决了系统受到欺骗攻击的问题，保证了系统的稳定性。

技术特征：

1.一种用于抵御多路欺骗攻击的多航天器安全协同控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多航天器安全协同控制方法，其特征在于：所述s1中，建立航天器的姿态运动学和动力学模型时，首先利用修正的罗德里格斯参数向量对第i个刚体航天器的运动学姿态建模，其公式为：

3.根据权利要求2所述的多航天器安全协同控制方法，其特征在于：所述航天器的网络拓扑以及航天器节点受到的欺骗攻击建模为：

4.根据权利要求1所述的多航天器安全协同控制方法，其特征在于：所述s2中的具体过程为：

5.根据权利要求4所述的多航天器安全协同控制方法，其特征在于：利用下式构建航天器受损一致性误差向量与实际一致性误差向量之间的相关关系，公式为：

6.根据权利要求5所述的多航天器安全协同控制方法，其特征在于：所述s3中，利用下式获得第一虚拟控制器，具体公式为：

7.根据权利要求6所述的多航天器安全协同控制方法，其特征在于：利用下式使航天器姿态控制器获得系统的原始状态向量，具体公式为：

8.根据权利要求1所述的多航天器安全协同控制方法，其特征在于：所述s4中，建立实际航天器控制器，其具体公式为：

技术总结
本发明属于多航天器编队安全控制技术领域，具体涉及一种用于抵御多路欺骗攻击的多航天器安全协同控制方法，包括利用罗德里格斯参数建立航天器的姿态运动学和动力学模型，建立多路欺骗攻击的数学模型并对受攻击的航天器模型进行预处理，设计基于受损系统状态的航天器一致性误差变量，构建航天器实际姿态输出与受损一致性误差变量之间的相关关系，利用自适应模糊更新律估计由欺骗攻击引起的航天器姿态模型中的未知项，并利用一阶滤波器构建第一虚拟控制器和第二虚拟控制器。本发明能够有效处理系统发生受到网络攻击时存在失稳的问题，进而有效解决了系统受到欺骗攻击的问题，保证了系统的稳定性。

技术研发人员：毕艳楠,邱剑彬,李梓境,秦晨辉,王桐
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5