JP6751049B2 - Profile creation system, profile creation method, profile creation program, and detection device - Google Patents

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Description

本発明は、車両毎の運転動作を特徴付けるプロファイルを作成するためのシステム、方法及びプログラム、並びに運転者の相違を検出する装置に関する。 The present invention relates to a system, a method and a program for creating a profile that characterizes driving behavior of each vehicle, and an apparatus for detecting a difference between drivers.

近年、自動運転車両の研究が進み、将来、多くの車両が自律走行することが期待されている。しかしながら、これらの車両はネットワークに接続されるため、このネットワークを介して車両が遠隔操作されるセキュリティ上の脆弱性が生じるおそれがある。
そこで、DNN(Deep Neural Networks)に基づく侵入検知システム(例えば、非特許文献1参照)、及び通信プロトコルを強化して攻撃者の侵入を困難にする手法(例えば、非特許文献2参照)等が提案されている。
In recent years, research on self-driving vehicles has advanced, and it is expected that many vehicles will autonomously drive in the future. However, since these vehicles are connected to a network, there is a risk of a security vulnerability that vehicles are remotely operated via the network.
Therefore, an intrusion detection system based on DNN (Deep Neural Networks) (for example, refer to Non-Patent Document 1), a method for strengthening a communication protocol to make it difficult for an attacker to intrude (for example, refer to Non-Patent Document 2), etc. Proposed.

Min−Joo Kang et al., “Intrusion Detection System Using Deep Neural Network for In−Vehicle Network Security”, PLoS ONE Journal, Published June 7, 2016.Min-Joo Kang et al. , "Intrusion Detection System Using Deep Neural Network for In-Vehicle Network Security", PLOS ONE Journal, Published June 7, 20,. Miller et al., “Remote Exploitation of an Unaltered Passenger Vehicle”, DEFCON 23, Las Vegas, Nevada, August 1−6, 2015.Miller et al. , "Remote Exploitation of an Unaltered Passenger Vehicle", DEFCON 23, Las Vegas, Nevada, August 1-6, 2015. Meiring, Gys Albertus Marthinus, and Hermanus Carel Myburgh. “A review of intelligent driving style analysis systems and related artificial intelligence algorithms.” Sensors 15.12 (2015): 30653−30682.Meiring, Gys Albertus Martinus, and Hermanus Carel Myburgh. "A review of intelligent driving style analysis systems and related artificial intelligence algorithms." Sensors 15.12 (2015): 30653-30682.

しかしながら、前述の提案技術によっても、攻撃者の不正な侵入を完全に防ぐことは難しく、車両が実際にハイジャックされたことを検知する手段が望まれている。
車両を人が運転している場合、運転者によりステアリング、アクセル、ブレーキ等の操作方法にばらつきがあるため、これらの運転動作の分析により、運転者を識別できることが知られている(例えば、非特許文献3参照)。このため、車両毎の通常のプロファイルからの差分により、運転者が異なることが検知可能である。
ところが、車両がコンピュータ制御により自動運転されている場合、最適化された運転動作は、車両毎に共通化されるため、攻撃者により模倣されるおそれがある。この結果、自動運転車両がハイジャックされたことを検知することが難しくなる。
However, even with the above-mentioned proposed technique, it is difficult to completely prevent unauthorized intrusion by an attacker, and a means for detecting that the vehicle has actually been hijacked is desired.
When a person is driving a vehicle, it is known that the driver can be identified by analyzing the driving operation of the driver because there are variations in the operating methods such as steering, accelerator, and brake depending on the driver. See Patent Document 3). Therefore, it is possible to detect that the driver is different depending on the difference from the normal profile for each vehicle.
However, when the vehicle is automatically driven by computer control, the optimized driving operation is shared for each vehicle, and therefore may be imitated by an attacker. As a result, it becomes difficult to detect that the self-driving vehicle has been hijacked.

本発明は、自動運転される車両毎に異なる運転動作のプロファイルを作成できるプロファイル作成システム、プロファイル作成方法及びプロファイル作成プログラム、並びに攻撃を検出できる検出装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a profile creating system, a profile creating method and a profile creating program that can create a profile of a different driving operation for each automatically driven vehicle, and a detection device that can detect an attack.

本発明に係るプロファイル作成システムは、車両の運転動作を制御するアクチュエータへの入力信号を、ランダム値を含む演算により変換する第1変換部と、センサ情報に基づいて前記車両の状態遷移を観測し、前記車両それぞれの運転動作の特徴を示す第1プロファイルを生成する生成部と、を備える。 A profile creation system according to the present invention observes a state transition of a vehicle based on a first conversion unit that converts an input signal to an actuator that controls a driving operation of a vehicle by an operation including a random value, and sensor information. And a generation unit that generates a first profile that indicates the characteristics of the driving operation of each of the vehicles.

前記第1変換部は、前記演算により得られた信号値を、所定の範囲内に補正してもよい。 The first conversion unit may correct the signal value obtained by the calculation within a predetermined range.

前記第1変換部は、前記ランダム値を定期的に更新してもよい。 The first conversion unit may periodically update the random value.

前記プロファイル作成システムは、前記センサ情報に対して、前記演算の逆変換を行う第2変換部を備え、前記生成部は、前記第2変換部による変換後の情報に基づいて前記車両の状態遷移を観測し、第2プロファイルを生成してもよい。 The profile creation system includes a second conversion unit that performs an inverse conversion of the calculation on the sensor information, and the generation unit changes the state of the vehicle based on the information converted by the second conversion unit. May be observed and the second profile may be generated.

本発明に係る検出装置は、前記プロファイル作成システムにより作成された前記第1プロファイルの経時変化に基づいて、前記車両の運転動作の変化を検出する検出部を備える。 The detection device according to the present invention includes a detection unit that detects a change in driving operation of the vehicle based on a change over time in the first profile created by the profile creation system.

本発明に係る検出装置は、前記プロファイル作成システムにより作成された前記第1プロファイルの経時変化、及び前記第2プロファイルの経時変化に基づいて、前記車両の運転動作の変化を検出する。 The detection device according to the present invention detects a change in driving operation of the vehicle based on the change over time of the first profile and the change over time of the second profile created by the profile creation system.

本発明に係るプロファイル作成方法は、車両の運転動作を制御するアクチュエータへの入力信号を、ランダム値を含む演算により変換する第1変換ステップと、センサ情報に基づいて前記車両の状態遷移を観測し、前記車両それぞれの運転動作の特徴を示す第1プロファイルを生成する生成ステップと、をコンピュータが実行する。 A profile creating method according to the present invention includes a first conversion step of converting an input signal to an actuator for controlling a driving operation of a vehicle by a calculation including a random value, and observing a state transition of the vehicle based on sensor information. And a generating step of generating a first profile indicating a characteristic of the driving operation of each of the vehicles.

本発明に係るプロファイル作成プログラムは、車両の運転動作を制御するアクチュエータへの入力信号を、ランダム値を含む演算により変換する第1変換ステップと、センサ情報に基づいて前記車両の状態遷移を観測し、前記車両それぞれの運転動作の特徴を示す第1プロファイルを生成する生成ステップと、をコンピュータに実行させるためのものである。 A profile creation program according to the present invention observes a state transition of the vehicle based on a first conversion step of converting an input signal to an actuator for controlling a driving operation of the vehicle by an operation including a random value, and sensor information. And a generation step of generating a first profile that indicates the characteristics of the driving operation of each of the vehicles.

本発明によれば、自動運転される車両への攻撃を検出するために、車両毎に異なる運転動作のプロファイルを作成できる。 According to the present invention, in order to detect an attack on a vehicle that is automatically driven, it is possible to create a profile of a driving operation that differs for each vehicle.

実施形態に係る検出システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the detection system which concerns on embodiment. 実施形態に係る車両毎に異なるプロファイルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a different profile for every vehicle which concerns on embodiment. 実施形態に係る攻撃の検出方法の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the detection method of the attack which concerns on embodiment. 実施形態に係るプロファイルの比較処理を説明する図である。It is a figure explaining the comparison process of the profile which concerns on embodiment.

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図1は、本実施形態に係る検出システム1の構成を示す図である。
検出システム1は、通信ネットワークに接続された車両2と、監視装置3とを備える。車両2及び監視装置3は、プロファイル作成システムとして機能し、監視装置3は、攻撃の検出装置として機能する。
なお、検出システム1における各機能部の配置は限定されず、監視装置3は、車両2に内蔵されてもよい。
Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a detection system 1 according to this embodiment.
The detection system 1 includes a vehicle 2 connected to a communication network and a monitoring device 3. The vehicle 2 and the monitoring device 3 function as a profile creation system, and the monitoring device 3 functions as an attack detection device.
The arrangement of each functional unit in the detection system 1 is not limited, and the monitoring device 3 may be built in the vehicle 2.

車両2は、運転動作に関する各種アクチュエータを制御するコントローラ20を備える。
コントローラ20は、車両に設けられた各種のセンサからの出力に基づいて、アクチュエータへの入力信号を生成する。コントローラ20は、コンピュータプログラムに基づく標準制御モデル21を有し、さらに、標準制御モデル21の出力を変換する変換部22(第1変換部)を備える。この変換部22の出力がアクチュエータへの実際の入力信号となる。
The vehicle 2 includes a controller 20 that controls various actuators related to driving operation.
The controller 20 generates an input signal to the actuator based on the outputs from various sensors provided in the vehicle. The controller 20 has a standard control model 21 based on a computer program, and further includes a conversion unit 22 (first conversion unit) that converts the output of the standard control model 21. The output of the conversion unit 22 becomes the actual input signal to the actuator.

変換部22は、車両2の運転動作を制御するアクチュエータへの入力信号を、ランダム値を含む演算により変換する。
具体的には、変換部22の演算は、ランダム値RF∈R(Rは実数体)を引数とする関数T()により表されるものとする。
これにより、標準制御モデル21の出力は、同じ運転動作であっても、ある範囲のばらつきをもった出力に変換される。
The conversion unit 22 converts an input signal to the actuator that controls the driving operation of the vehicle 2 by calculation including a random value.
Specifically, the calculation of the conversion unit 22 is represented by a function T() having a random value RFεR n (R n is a real number field) as an argument.
As a result, the output of the standard control model 21 is converted into an output having a certain range of variation even in the same driving operation.

また、変換部22は、演算により得られた信号値を、所定の範囲内に補正する。これにより、コントローラ20は、アクチュエータへの入力を車両毎に変化させると共に、運転動作として安全な範囲内に収める。 Further, the conversion unit 22 corrects the signal value obtained by the calculation within a predetermined range. As a result, the controller 20 changes the input to the actuator for each vehicle and keeps the driving operation within a safe range.

ここで、ランダム値RFは、車両又はアクチュエータ(モジュール)毎に異なる。この結果、車両毎に運転動作の特徴が異なり、それぞれの識別が可能となる。
また、ランダム値RFは、例えば擬似ランダム関数等により生成され、さらに、セキュリティ上、定期的に更新されることが望ましい。
Here, the random value RF differs for each vehicle or each actuator (module). As a result, the characteristics of the driving operation are different for each vehicle, and it is possible to identify each.
Further, it is desirable that the random value RF is generated by, for example, a pseudo-random function or the like, and that it is periodically updated for security.

監視装置3は、車両2と通信可能なサーバ、又は車両2に搭載される情報処理装置であり、センサ情報データベース(DB)31と、プロファイルデータベース32と、逆変換部33(第2変換部)と、生成部34と、検出部35とを備える。 The monitoring device 3 is a server that can communicate with the vehicle 2 or an information processing device mounted on the vehicle 2, and includes a sensor information database (DB) 31, a profile database 32, and an inverse conversion unit 33 (second conversion unit). And a generation unit 34 and a detection unit 35.

センサ情報データベース31は、車両2から取得する各種のセンサ情報を蓄積する。
プロファイルデータベース32は、センサ情報に基づいて生成部34により生成される車両毎のプロファイルを格納する。
The sensor information database 31 stores various sensor information acquired from the vehicle 2.
The profile database 32 stores the profile for each vehicle generated by the generation unit 34 based on the sensor information.

逆変換部33は、センサ情報に対して、変換部22による演算の逆変換、すなわち関数T()の逆関数T’()による演算を行う。これにより、変換前の標準制御モデル21の出力による状態遷移が再現される。 The inverse conversion unit 33 performs an inverse conversion of the operation performed by the conversion unit 22, that is, an inverse function T′() of the function T() on the sensor information. As a result, the state transition due to the output of the standard control model 21 before conversion is reproduced.

生成部34は、センサ情報に基づいて車両2の状態遷移を観測し、車両2それぞれの運転動作の特徴を示す第1プロファイルを生成して、プロファイルデータベース32に格納する。
また、生成部34は、逆変換部33による変換後の情報に基づいて車両2の状態遷移を観測し、第2プロファイルを生成して、プロファイルデータベース32に格納する。
The generation unit 34 observes the state transition of the vehicle 2 based on the sensor information, generates the first profile indicating the characteristics of the driving operation of each vehicle 2, and stores the first profile in the profile database 32.
Further, the generation unit 34 observes the state transition of the vehicle 2 based on the information converted by the inverse conversion unit 33, generates the second profile, and stores it in the profile database 32.

検出部35は、第1プロファイルの経時変化に基づいて、車両2の運転動作の変化を検出する。すなわち、検出部35は、攻撃を受けていない定常状態に生成された第1プロファイルと、新たに生成された第1プロファイルとを比較することにより、所定以上の変化が認められた場合に、運転者が異なることを検出する。 The detection unit 35 detects a change in driving operation of the vehicle 2 based on the change over time in the first profile. That is, the detection unit 35 compares the first profile generated in the steady state that is not attacked with the newly generated first profile, and when a change more than a predetermined value is recognized, Detect that different people.

また、検出部35は、第2プロファイルの経時変化に基づいて、車両2の運転動作の変化を検出する。すなわち、検出部35は、攻撃を受けていない定常状態に生成された第2プロファイルと、新たに生成された第2プロファイルとを比較することにより、所定以上の変化が認められた場合に、運転者が異なることを検出する。 Further, the detection unit 35 detects a change in the driving operation of the vehicle 2 based on the change over time in the second profile. That is, the detection unit 35 compares the second profile generated in the steady state that is not attacked with the newly generated second profile, and when a change more than a predetermined value is recognized, Detect that different people.

次に、検出システム1によるプロファイル作成及び攻撃検出の処理内容を詳述する。
[制御モデル]
まず、コントローラ20による車両2の制御モデルを以下のように定義する。
Next, the processing contents of profile creation and attack detection by the detection system 1 will be described in detail.
[Control model]
First, the control model of the vehicle 2 by the controller 20 is defined as follows.

センサ出力の集合をSとしたとき、i番目のアクチュエータ(モジュール)への入力を決定するためのセンサ出力は、部分集合S⊆Sとなる。ここで、時刻tにおけるセンサ出力を、S と表す。 When the set of sensor outputs is S, the sensor output for determining the input to the i-th actuator (module) is a subset S i ⊆ S. Here, the sensor output at time t is represented as S i t .

アクチュエータへの入力信号として取り得る値の集合をAとしたとき、i番目のアクチュエータへ入力可能な信号の値は、部分集合A⊆Aと表される。ここで、時刻tにおけるアクチュエータへの入力を、A と表す。 When the set of values that can be taken as an input signal to the actuator is A, the value of the signal that can be input to the i-th actuator is expressed as a subset A i ⊆ A. Here, the input to the actuator at time t is represented by A i t .

車両2の運転者をDとする。運転者Dは、人又は機械が想定されるが、本実施形態では、自動運転のための標準制御モデル21が相当する。 The driver of the vehicle 2 is D. The driver D is assumed to be a person or a machine, but in the present embodiment, the standard control model 21 for automatic driving corresponds.

i番目のアクチュエータが可能な動作の集合をActionとすると、各動作は、要素action∈Actionと表される。ここで、時刻tにおけるi番目のアクチュエータの動作を、action ∈Actionと表す。 Each action is represented by an element action i εAction i , where Action i is a set of possible actions of the i-th actuator. Here, the operation of the i-th actuator at time t, denoted as action i t ∈Action i.

i番目のアクチュエータの取り得る状態の集合をStateとすると、観測される状態は、要素state∈Stateと表される。ここで、時刻tにおけるi番目のアクチュエータの状態を、state ∈Stateと表す。 If the set of possible states of the i-th actuator is State i , the observed state is represented by the element state i εState i . Here, the state of the i-th actuator at time t, denoted as state i t ∈State i.

標準制御モデル21において、アクチュエータへの入力を算出する処理を、関数C()で表す。関数C()は、時刻tにおけるセンサ出力S 、アクチュエータの状態state 、及び動作action を引数とし、時刻tにおけるi番目のアクチュエータへの入力として、C(S ,state ,action )=A を出力する。 In the standard control model 21, the process of calculating the input to the actuator is represented by the function C 1 (). Function C 1 () is the sensor output S i t at time t, the state of the actuator state i t, and the operation action i t as an argument, as an input to the i-th actuator at time t, C 1 (S i t , state i t, and outputs the action i t) = a i t .

車両2において、アクチュエータへの入力から動作への変換を、関数C()で表す。関数C()は、時刻tにおけるアクチュエータへの入力A を引数とし、時刻tでの状態state を時刻tでの状態state t2に変化させる動作C(A )=action を出力する。 In the vehicle 2, the conversion from the input to the actuator to the motion is represented by the function C 2 (). Function C 2 () is the input A i t to the actuator as an argument at time t, the operation C 2 changing the state state i t at time t in state state i t2 at time t 2 (A i t) = to output the action i t.

アクチュエータの動作∀action∈Actionのそれぞれ対して、車両2の安全が確保される入力a∈Aの範囲は、a∈Safeaction(i)として定義される。すなわち、関数C()の入力として、a∈Safeaction(i)が安全上、許容される。 For each operation ∀action i εAction i of the actuator, the range of the input aεA i for which the safety of the vehicle 2 is ensured is defined as aεSafe action(i) . That is, aε Safe action(i) is allowed as an input of the function C 2 () for safety.

変換部22によりA から変換され、実際にアクチュエータに入力される信号は、R と定義される。
ここで、変換処理は、A 及びランダム値RF∈Rを引数とする関数T(A ,RF)=R で表されるものとする。
また、T()の逆関数を、T’(R ,RF)=A とする。なお、引数となるランダム値RFは、T()及びT’()で共通である。
Converted from A i t by the conversion unit 22, the signal input actually the actuator is defined as R i t.
Here, the conversion process is represented by a function T(A i t , RF)=R i t having A i t and a random value RFεR n as arguments.
The inverse function of T() is T′(R i t , RF)=A i t . The random value RF as an argument is common to T() and T'().

時間T={t,t,・・・,t}におけるi番目のアクチュエータの動作actionに伴う状態遷移を、Laction(i) ={state t0,・・・,state tn}とする。
また、同一の運転者Dによる状態遷移Laction(i) の集合を、Laction(i) と表す。
The state transition associated with the motion action i of the i-th actuator at time T={t 0 , t 1 ,..., T n } is expressed as L action(i) T ={state i t0 ,..., State i tn }.
Further, a set of state transitions L action(i) T by the same driver D is represented as L action(i) D.

同一の運転者Dによる状態遷移に基づいてプロファイルを生成する処理は、関数P()で表されるものとする。すなわち、i番目のアクチュエータに対して運転動作actionを行う運転者Dのプロファイルは、P(Laction(i) )=profileaction(i) である。 The process of generating a profile based on the state transition of the same driver D is represented by a function P(). That is, the profile of the driver D who performs the driving action action i on the i-th actuator is P(L action(i) D )=profile action(i) D.

[プロファイル作成]
このように定義される制御モデルによって、各車両2のプロファイルは、次のように生成される。
[Create Profile]
By the control model defined in this way, the profile of each vehicle 2 is generated as follows.

標準制御モデル21の関数C()により生成されるアクチュエータへの一連の入力Seqaction(i) state(i)={A t1,A t2,・・・,A tn}は、関数C()によって、時刻tにおけるアクチュエータの動作action及び状態stateとなって表れる。
また、変換部22によりアクチュエータへの一連の入力がランダム値RFを用いた関数T()で変換されると、TSeqaction(i) state(i)={R t1,R t2,・・・,R tn}となる。
A series of inputs Seq action(i) state(i) ={A i t1 , A i t2 ,..., A i tn } to the actuator generated by the function C 1 () of the standard control model 21 is a function. It is represented by C 2 () as an action action i and a state state i of the actuator at time t n .
When a series of inputs to the actuator is converted by the function T() using the random value RF by the conversion unit 22, TSeq action(i) state(i) ={R i t1 , R i t2 ,... ., R i tn }.

変換前の標準的なアクチュエータ入力Seqaction(i) state(i)は、状態遷移Laction(i) を生じさせるが、変換後のアクチュエータ入力TSeqaction(i) state(i)は、状態遷移TLaction(i) を生じさせる。ここで、Laction(i) ≠TLaction(i) である。 The standard actuator input Seq action(i) state(i) before conversion causes the state transition L action(i) T , but the converted actuator input TSeq action(i) state(i) changes state. TL action(i) produces T. Here, L action(i) T ≠TL action(i) T.

変換前の標準制御モデル21に基づく運転者Dによる、actionを行ったアクチュエータの状態遷移は、Laction(i) であり、変換された運転者Dによるアクチュエータの状態遷移は、Laction(i) D(R)と表される。
このとき、運転者Dのプロファイル(第1プロファイル)P(Laction(i) D(R))は、標準の運転者DのプロファイルP(Laction(i) )とは、異なっている。
According to the driver D based on the conversion before the standard control model 21, the state transition of the actuator performing the action i are L action (i) D, state transition of the actuator according to the converted driver D R is L action (I) Represented as D(R) .
In this case, the profile of the driver D R (first profile) P (L action (i) D (R)) is a profile P of a standard driver D (L action (i) D ), are different ..

図2は、本実施形態に係る車両2毎に異なるプロファイルの一例を示す図である。
この例では、車両2が交差点で右折する際のライン取りの相違を示している。
例えば、車両2がBからEの方向へ走行しているとする。交差点に差し掛かった車両2は、右折し、HからCの方向へ進路を変えている。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a different profile for each vehicle 2 according to this embodiment.
This example shows a difference in line drawing when the vehicle 2 turns right at an intersection.
For example, it is assumed that the vehicle 2 is traveling in the direction from B to E. The vehicle 2 approaching the intersection turns right and changes its course from H to C.

このとき、安全に右折するための動作領域Safeaction(i)が設定される。この領域内で車両2が取り得る旋回経路は、例えばV、V、Vのように複数考えられる。これらの挙動の相違は、変換部22によるランダム値RFに基づくアクチュエータへの入力の変化によって生じる。 At this time, an operation area Safe action (i) for safely making a right turn is set. There are a plurality of turning paths that the vehicle 2 can take within this region, such as V 1 , V 2 , and V 3 . These differences in behavior are caused by a change in the input to the actuator based on the random value RF by the conversion unit 22.

車両2の挙動の相違は、この例の他、運転動作の各種場面において、例えば、ステアリングの回転角度及び速度、ブレーキ及びアクセルの押力等、各種のアクチュエータへの入力が車両2毎に決定されたランダム値RFによってばらつくことで生じる。 The difference in behavior of the vehicle 2 is that, in addition to this example, in various scenes of driving operation, inputs to various actuators such as the rotation angle and speed of the steering wheel, the pressing force of the brake and the accelerator are determined for each vehicle 2. It is caused by variation due to the random value RF.

[攻撃検出]
図3は、本実施形態に係る監視装置3による攻撃の検出方法の流れを示す図である。
センサ情報データベース31には、車両2から送信されるセンサデータが蓄積されているものとする。また、プロファイルデータベース32には、センサ情報に基づいて生成部34により生成された車両2毎のプロファイルが格納されている。
このとき、車両2毎に異なるランダム値RFにより変換された運転の特徴を示す第1プロファイルと共に、逆変換部33により復元された標準制御モデル21の特徴を示す第2プロファイルが格納されてよい。
[Attack detection]
FIG. 3 is a diagram showing a flow of an attack detection method by the monitoring device 3 according to the present embodiment.
It is assumed that the sensor information database 31 stores sensor data transmitted from the vehicle 2. Further, the profile database 32 stores the profile of each vehicle 2 generated by the generation unit 34 based on the sensor information.
At this time, the second profile showing the characteristics of the standard control model 21 restored by the inverse conversion unit 33 may be stored together with the first profile showing the driving characteristics converted by the different random value RF for each vehicle 2.

ステップS1において、検出部35は、最新のセンサ情報をセンサ情報データベース31から抽出する。
このステップは、周期的に、又は特定の条件による所定のタイミングで実行される。
In step S<b>1, the detection unit 35 extracts the latest sensor information from the sensor information database 31.
This step is executed periodically or at a predetermined timing according to specific conditions.

ステップS2において、検出部35は、運転動作の解析を行う。
検出部は、プロファイルデータベース32に格納されているプロファイルと、最新のセンサ情報に基づいて生成されたプロファイルとを比較することにより、運転者の一致又は不一致を判断する。
ここで、プロファイルが一致する場合、検出部35は、ステップS3において、所定の周期又は条件を判断して次回の解析タイミングを検知し、ステップS1に移る。
In step S2, the detection unit 35 analyzes the driving operation.
The detection unit compares the profile stored in the profile database 32 with the profile generated based on the latest sensor information to determine whether the drivers match or mismatch.
Here, when the profiles match, the detecting unit 35 determines the predetermined cycle or condition in step S3 to detect the next analysis timing, and proceeds to step S1.

図4は、本実施形態に係る監視装置3によるプロファイルの比較処理を説明する図である。
センサ情報データベース31に格納されたセンサ情報に基づいて、生成部34により第1プロファイルが生成されると、検出部35は、プロファイルデータベース32に格納されている第1プロファイルと比較し、一致又は不一致を判断する。
FIG. 4 is a diagram illustrating profile comparison processing by the monitoring device 3 according to the present embodiment.
When the first profile is generated by the generation unit 34 based on the sensor information stored in the sensor information database 31, the detection unit 35 compares the first profile with the first profile stored in the profile database 32 to determine whether they match or do not match. To judge.

また、センサ情報データベース31に格納されたセンサ情報に対して、逆関数T’()が定義可能である場合、逆変換部33は、センサ情報を本来の標準制御モデル21に基づく値に復元する。この逆変換後のセンサ情報に基づいて、生成部34により第2プロファイルが生成されると、検出部35は、プロファイルデータベース32に格納されている第2プロファイルと比較し、一致又は不一致を判断する。 When the inverse function T′() can be defined for the sensor information stored in the sensor information database 31, the inverse conversion unit 33 restores the sensor information to a value based on the original standard control model 21. .. When the second profile is generated by the generation unit 34 based on the sensor information after the inverse conversion, the detection unit 35 compares the second profile with the second profile stored in the profile database 32 to determine whether they match or do not match. ..

ステップS4において、検出部35は、ステップS2におけるプロファイルの不一致が自動運転から手動運転への切り替わりに起因するものか否かを判定する。
具体的には、人が運転している場合の特徴を示すプロファイルが予め作成されている場合、検出部35は、このプロファイルとの比較により、リモートのハイジャック攻撃であるか否かを判定する。
In step S4, the detection unit 35 determines whether or not the profile inconsistency in step S2 is caused by switching from automatic operation to manual operation.
Specifically, when a profile showing characteristics of a person driving is created in advance, the detection unit 35 determines whether or not it is a remote hijack attack by comparison with this profile. ..

ステップS5において、検出部35は、運転者の移行が安全に行われたか否かを判定する。自動運転から正当な運転者による手動運転へ移行する場合、車両2の状態が安全な所定の範囲内で遷移すると考えられる。これに対して、不正な攻撃者による手動又は自動運転に移行する場合、車両2の状態がこの範囲外に遷移する可能性が高い。これにより、検出部35は、攻撃の可能性を検出できる。
なお、この判定は、プロファイルの不一致がある場合に限らず、実施されてもよい。
In step S5, the detection unit 35 determines whether or not the driver's transition has been performed safely. When shifting from automatic driving to manual driving by a legitimate driver, the state of the vehicle 2 is considered to transition within a safe predetermined range. On the other hand, when shifting to manual or automatic driving by an unauthorized attacker, the state of the vehicle 2 is highly likely to transit outside this range. Thereby, the detection unit 35 can detect the possibility of an attack.
Note that this determination is not limited to the case where the profiles do not match, and may be performed.

ステップS6において、検出部35は、ステップS2、S4、S5の結果を統合し、攻撃の発生をアラーム出力する。 In step S6, the detection unit 35 integrates the results of steps S2, S4, and S5 and outputs an alarm indicating that an attack has occurred.

本実施形態によれば、検出システム1は、標準制御モデル21からの出力を、ランダム値RFを含む演算により変換することにより、車両2の運転動作を制御するアクチュエータへの入力信号を、車両2毎に相違させる。これにより、検出システム1は、標準制御モデル21が共通する複数の自動運転される車両2への攻撃を検出するために、車両2毎に異なる運転動作のプロファイルを作成できる。 According to the present embodiment, the detection system 1 converts the output from the standard control model 21 by a calculation including the random value RF, and thereby the input signal to the actuator that controls the driving operation of the vehicle 2 is converted into the vehicle 2 Different for each. As a result, the detection system 1 can create different driving operation profiles for each vehicle 2 in order to detect attacks on a plurality of automatically driven vehicles 2 that share the standard control model 21.

検出システム1は、変換部して得られた信号値を、所定の範囲内で補正することにより、車両2の安全な挙動を確保しつつ、車両2毎に異なるプロファイルを作成できる。 The detection system 1 corrects the signal value obtained by the conversion unit within a predetermined range, thereby ensuring a safe behavior of the vehicle 2 and creating a different profile for each vehicle 2.

検出システム1は、センサ情報を逆変換することで、変換前の標準制御モデル21による制御に相当する運転動作の第2プロファイルを作成でき、第1プロファイルと共に、攻撃検出のための比較対象として利用できる。 The detection system 1 can create the second profile of the driving operation corresponding to the control by the standard control model 21 before conversion by inversely converting the sensor information, and can be used as a comparison target for attack detection together with the first profile. it can.

検出システム1は、ランダム値を定期的に更新することにより、攻撃者による模倣を難しくでき、攻撃に対して安全性をさらに高めることができる。 By regularly updating the random value, the detection system 1 can make it difficult for an attacker to imitate, and can further improve the security against attacks.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. In addition, the effects described in the present embodiment are merely the most preferable effects produced by the present invention, and the effects according to the present invention are not limited to those described in the present embodiment.

本実施形態では、逆変換部33は、車両2から取得されるセンサ情報に対して、逆変換である関数T’()の演算を行ったが、アクチュエータへの入力信号そのものを取得できる場合、この入力信号に対して演算を行うことにより、標準制御モデル21の出力をより正確に復元してもよい。 In the present embodiment, the inverse transformation unit 33 calculates the function T′(), which is an inverse transformation, on the sensor information obtained from the vehicle 2. However, when the input signal itself to the actuator can be obtained, The output of the standard control model 21 may be more accurately restored by performing an operation on this input signal.

検出システム1によるプロファイル作成及び攻撃検出方法は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、情報処理装置(コンピュータ)にインストールされる。また、これらのプログラムは、CD−ROMのようなリムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。さらに、これらのプログラムは、ダウンロードされることなくネットワークを介したWebサービスとしてユーザのコンピュータに提供されてもよい。 The profile creation and attack detection method by the detection system 1 is realized by software. When implemented by software, a program forming the software is installed in an information processing device (computer). Also, these programs may be recorded on a removable medium such as a CD-ROM and distributed to users, or may be distributed by being downloaded to users' computers via a network. Further, these programs may be provided to the user's computer as a Web service via the network without being downloaded.

1 検出システム(プロファイル作成システム)
2 車両
3 監視装置(検出装置)
20 コントローラ
21 標準制御モデル
22 変換部(第1変換部)
31 センサ情報データベース
32 プロファイルデータベース
33 逆変換部(第2変換部)
34 生成部
35 検出部
1 Detection system (profile creation system)
2 Vehicle 3 Monitoring device (detection device)
20 controller 21 standard control model 22 converter (first converter)
31 sensor information database 32 profile database 33 inverse conversion unit (second conversion unit)
34 generation unit 35 detection unit

Claims (8)

車両の運転動作を制御するアクチュエータへの入力信号を、前記車両毎に決定されたランダム値を含む演算により変換する第1変換部と、
センサ情報に基づいて前記車両の状態遷移を観測し、前記車両それぞれの運転動作の特徴を示す第1プロファイルを生成する生成部と、を備えるプロファイル作成システム。
A first conversion unit that converts an input signal to an actuator that controls a driving operation of a vehicle by an operation including a random value determined for each vehicle ;
A profile creation system including: a generation unit that observes a state transition of the vehicle based on sensor information and generates a first profile that indicates characteristics of driving operation of each of the vehicles.
前記第1変換部は、前記演算により得られた信号値を、所定の範囲内に補正する請求項1に記載のプロファイル作成システム。 The profile creation system according to claim 1, wherein the first conversion unit corrects the signal value obtained by the calculation within a predetermined range. 前記第1変換部は、前記ランダム値を定期的に更新する請求項1又は請求項2に記載のプロファイル作成システム。 The profile creation system according to claim 1 or 2, wherein the first conversion unit periodically updates the random value. 前記センサ情報に対して、前記演算の逆変換を行う第2変換部を備え、
前記生成部は、前記第2変換部による変換後の情報に基づいて前記車両の状態遷移を観測し、第2プロファイルを生成する請求項1から請求項3のいずれかに記載のプロファイル作成システム。
A second conversion unit that performs an inverse conversion of the calculation on the sensor information,
The profile generation system according to claim 1, wherein the generation unit observes a state transition of the vehicle based on the information after conversion by the second conversion unit and generates a second profile.
請求項1から請求項3のいずれかに記載のプロファイル作成システムにより作成された前記第1プロファイルの経時変化に基づいて、前記車両の運転動作の変化を検出する検出部を備える検出装置。 A detection device comprising a detection unit that detects a change in driving operation of the vehicle based on a change over time in the first profile created by the profile creation system according to claim 1. 請求項4に記載のプロファイル作成システムにより作成された前記第1プロファイルの経時変化、及び前記第2プロファイルの経時変化に基づいて、前記車両の運転動作の変化を検出する検出部を備える検出装置。 A detection device comprising a detection unit that detects a change in driving operation of the vehicle based on a change over time of the first profile and a change over time of the second profile created by the profile creation system according to claim 4. 車両の運転動作を制御するアクチュエータへの入力信号を、前記車両毎に決定されたランダム値を含む演算により変換する第1変換ステップと、
センサ情報に基づいて前記車両の状態遷移を観測し、前記車両それぞれの運転動作の特徴を示す第1プロファイルを生成する生成ステップと、をコンピュータが実行するプロファイル作成方法。
A first conversion step of converting an input signal to an actuator for controlling a driving operation of a vehicle by an operation including a random value determined for each vehicle ,
A generation step of observing a state transition of the vehicle based on sensor information and generating a first profile showing a characteristic of a driving operation of each of the vehicles, the computer creating a profile generation method.
車両の運転動作を制御するアクチュエータへの入力信号を、前記車両毎に決定されたランダム値を含む演算により変換する第1変換ステップと、
センサ情報に基づいて前記車両の状態遷移を観測し、前記車両それぞれの運転動作の特徴を示す第1プロファイルを生成する生成ステップと、をコンピュータに実行させるためのプロファイル作成プログラム。
A first conversion step of converting an input signal to an actuator for controlling a driving operation of a vehicle by an operation including a random value determined for each vehicle ,
A profile creation program for causing a computer to execute a generation step of observing a state transition of the vehicle based on sensor information and generating a first profile showing a characteristic of a driving operation of each of the vehicles.
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