CN106878130B - 一种电动汽车can网络异常检测方法及装置 - Google Patents

一种电动汽车can网络异常检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电动汽车领域，公开了一种电动汽车CAN网络异常检测方法。包括以下过程：整车控制器配置多个CAN网络，CAN网络中包括第一CAN网络，将动力相关的控制器配置到第一CAN网络的节点上；检测到报文时，判断是否是整车控制器与第一CAN网络之间的报文传送；如果是，则采用接收发送报文ID的方式检测是否有外界设备发送虚拟报文；如果不是，则判断整车控制器是否存在报文发送故障，如果存在则断开数据终端电源，如果断开电源后故障恢复，则判定为数据终端受到外网入侵，如果不存在则判定为CAN网络接入入侵设备。该方案对芯片的运算能力要求低；第一CAN网络能立即的发出故障信息，满足动力设备的实时性要求。还公开了一种电动汽车CAN网络异常检测装置。

Description

一种电动汽车CAN网络异常检测方法及装置
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别是一种电动汽车CAN网络异常检测方法及装置。
背景技术
电动汽车的各电控部件（如微控制单元MCU、电池管理系统BMS、电动助力转向系统EPS、制动防抱死系统ABS、仪表控制器等）通过CAN网络与VCU连接，实现相互之间的通信，CAN网络设计之初没有考虑信息安全，容易受到恶意的攻击，威胁车辆安全。随着互联网技术的发展，汽车通过数据终端等设备连接互联网已成为趋势，这些联网的电子设备都可能成为黑客入侵车辆CAN网络系统的途径。
传统的方法中，发送端采用AES加密算法，对CAN报文的数据进行加密，接收端对报文的加密数据进行解析，过滤掉异常数据。但是算法过于复杂，对控制器芯片运算能力提出更高要求；该方法延时时间较长，很难满足动力CAN网络的实时性要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种电动汽车CAN网络异常检测方法及装置。
本发明采用的技术方案如下：一种电动汽车CAN网络异常检测方法，具体包括以下过程：
步骤1、整车控制器配置多个CAN网络，多个CAN网络中包括第一CAN网络，将动力相关的控制器配置到第一CAN网络的节点上；
步骤2、检测到报文时，判断是否是整车控制器与第一CAN网络上的控制器之间的报文传送；
步骤3、如果是整车控制器以及第一CAN网络上的控制器之间的报文传送，
则采用接收发送报文ID的方式检测是否有外界设备发送虚拟报文；
步骤4、如果不是整车控制器以及第一CAN网络上的控制器之间的报文传送，则判断整车控制器是否存在报文发送故障，如果存在则断开数据终端电源，如果断开电源后故障恢复，则判定为数据终端受到外网的入侵，如果不存在则判定为CAN网络接入入侵设备。
进一步的，所述多个CAN网络还包括第二CAN网络和第三CAN网络，将控制相关的车载充电机和DCDC控制器配置在所述第二CAN网络，将数据终端、仪表以及BMS配置在第三CAN网络。
进一步的，所述步骤3的具体过程为：步骤31、如果是整车控制器以及第一CAN网络上的控制器之间的报文传送，则配置发送端和接收端的报文ID；步骤32、判断发送端是否接收到配置的报文ID，如果是则判定为外接设备虚拟报文入侵；步骤33、整车控制器发出报警信息，作出停车操作。
进一步的，所述步骤4还包括以下过程：如果断开电源后故障不恢复，则判断整车控制器与微控制单元是否发生通信故障；如果是则判定为第一CAN网络受到外接设备入侵，电机调整为限功率模式直至车辆停止；如果不是则判定为第二CAN网络和第三CAN网络受到外界设备入侵，整车控制器发送限功率指令，电机调整为限功率模式直至车辆停止。
本发明还提供了一种电动汽车CAN网络异常检测装置，具体包括：
整车控制器，所述整车控制器分别连接了第一CAN网络、第二CAN网络和第三CAN网络；
第一CAN网络，用于连接动力相关的控制器，所述动力相关的控制器包括微控制单元、电动助力转向系统、制动防抱死系统；
第一检测模块，所述第一检测模块设置于整车控制器和第一CAN网络之间，用于采用接收发送报文ID的方式检测是否有外界设备发送虚拟报文；
第二CAN网络，用于分别连接控制相关的车载充电机和DCDC控制器；
第三CAN网络，用于分别连接数据终端、仪表和电池管理系统，所述数据终端分别连接电源和互联网；
第二检测模块，所述第二检测模块分别设置于第二CAN网络、第三CAN网络与整车控制器之间，用于判断整车控制器是否存在报文发送故障，如果存在则断开数据终端电源，如果断开电源后故障恢复，则判定为数据终端受到外网的入侵，如果不存在则判定为CAN网络接入入侵设备。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明无需对报文的发送和接收方式做出较大修改，且无需额外占用控制器芯片的资源，对芯片的运算能力要求不高，使用成本低。其次，该方法不影响原有CAN网络通信的实时性，第一CAN网络设置与动力相关的控制器，该路CAN网络的入侵检测快速高效，能立即的发出故障信息或作出相应操作，满足动力设备的实时性要求。再者，本方法还可以检测常见的CAN网络入侵方式，并作出相应的保护。
附图说明
图1是本发明电动汽车CAN网络异常检测装置结构示意图。
图2是本发明第一CAN网络的异常检测流程示意图。
图3是本发明第二CAN网络和第三CAN网络异常检测流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图2-3所示，一种电动汽车CAN网络异常检测方法，具体包括以下过程：
步骤1、整车控制器VCU配置多个CAN网络，多个CAN网络中包括第一CAN网络，将动力相关的控制器配置到第一CAN网络即CAN1的节点上；动力相关的控制器是电动汽车非常重要的控制器，对行车及安全影响较大，配置到一路CAN网络上；
步骤2、检测到报文时，判断是否是整车控制器VCU与第一CAN网络即CAN1上的控制器之间的报文传送；
步骤3、如果是整车控制器VCU以及第一CAN网络即CAN1上的控制器之间的报文传送，则采用接收发送报文ID的方式检测是否有外界设备发送虚拟报文；
步骤4、如果不是整车控制器VCU以及第一CAN网络即CAN1上的控制器之间的报文传送，则判断整车控制器VCU是否存在报文发送故障，如果存在则断开数据终端电源，如果断开电源后故障恢复，则判定为数据终端受到外网的入侵，此时外网发送了高频且优先级高的泛洪报文，如果不存在则判定为CAN网络接入入侵设备，此时所述入侵设备发送了泛洪报文使CAN总线负载急剧增大，造成报文无法发送。
本方案采用多路CAN网络，将电动汽车的控制器进行划分，并且将动力相关的控制器设置在同一路CAN网络上，采用接收发送报文ID的方式进行异常检测，同时动力以外的控制器的异常检测采用步骤4中的方法，两种检测异常的方法配合使用，满足了动力设备的实时性要求，不会影响CAN网络通信的实时性。
所述多个CAN网络还包括第二CAN网络即CAN２和第三CAN网络即CAN３，将控制相关的车载充电机和DCDC控制器配置在所述第二CAN网络即CAN２，将数据终端、仪表以及电池管理系统BMS配置在第三CAN网络即CAN３，所述第一CAN网络即CAN１配置的动力相关的控制器包括微控制单元MCU、电动助力转向系统EPS和制动防抱死系统ABS。
以整车控制器VCU发送给微控制单元MCU的报文为例，所述步骤3的具体过程为：步骤31、如果是整车控制器VCU以及第一CAN网络即CAN1上的控制器之间的报文传送，此实施例是控制器VCU与微控制单元MCU之间的报文传送，发送端为整车控制器VCU，接收端为微控制单元MCU，则配置发送端和接收端的报文ID，如0x0C01EFD0；步骤32、判断发送端即整车控制器VCU是否接收到配置的报文ID即0x0C01EFD0，如果是则判定为外接设备虚拟报文入侵；步骤33、整车控制器VCU发出报警信息，作出停车操作。因为微控制单元MCU、电动助力转向系统EPS、制动防抱死系统ABS和整车控制器VCU均不能接收到自己发送出去的报文ID，但如果检测到微控制单元MCU或者电动助力转向系统EPS或者制动防抱死系统ABS或者整车控制器VCU接收到了与自己发送出去的报文ID相同的报文，则说明了是有外界设备模拟自身行为发送了虚拟报文，以此来检测到外界设备的入侵。此外，微控制单元MCU发送给整车控制器VCU的报文时，则微控制单元MCU为发送端，整车控制器VCU为接收端，同样通过上述过程来检测外接设备模拟自身进行的虚拟报文入侵。同时，第一CAN网络即CAN1上的其他控制器与整车控制器VCU进行报文通信时，比如电动助力转向系统EPS与整车控制器VCU之间或者制动防抱死系统ABS与整车控制器VCU之间，异常检测方法也与本实施例的方法相同。
所述步骤4还包括以下过程：如果断开电源后故障不恢复，则判断整车控制器VCU与微控制单元MCU是否发生通信故障；如果是则判定为第一CAN网络即CAN1受到外接设备入侵发送了泛洪报文，会使第一CAN网络即CAN1与整车控制器VCU的通讯中断，微控制单元MCU发送限功率指令，电机调整为限功率模式，直至车辆停止；如果不是则判定为第二CAN网络即CAN2和第三CAN网络即CAN3受到外界设备入侵发送了泛洪报文，会使第二CAN网络即CAN2、第三CAN网络即CAN3与整车控制器VCU的通讯中断，整车控制器VCU发送限功率指令，电机调整为限功率模式，直至车辆停止。
本发明还提供了一种电动汽车CAN网络异常检测装置，如图1所示，具体包括：
整车控制器，所述整车控制器分别连接了第一CAN网络即CAN1、第二CAN网络即CAN2和第三CAN网络即CAN3；
第一CAN网络即CAN1，用于连接动力相关的控制器，所述动力相关的控制器包括微控制单元MCU、电动助力转向系统EPS、制动防抱死系统ABS；
第一检测模块，所述第一检测模块设置于整车控制器VCU和第一CAN网络即CAN1之间，用于采用接收发送报文ID的方式检测是否有外界设备发送虚拟报文；
第二CAN网络即CAN2，用于分别连接控制相关的车载充电机和DCDC控制器；
第三CAN网络即CAN3，用于分别连接数据终端、仪表和电池管理系统，所述数据终端分别连接电源和互联网Internet；电动汽车的其他控制器也可以连接在第三CAN网络即CAN3上；
第二检测模块，所述第二检测模块分别设置于第二CAN网络即CAN2、第三CAN网络即CAN3与整车控制器VCU之间，用于判断整车控制器VCU是否存在报文发送故障，如果存在则断开数据终端电源，如果断开电源后故障恢复，则判定为数据终端受到外网的入侵，如果不存在则判定为CAN网络接入入侵设备。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种电动汽车CAN网络异常检测方法，其特征在于，包括以下过程：
步骤1、整车控制器配置多个CAN网络，多个CAN网络中包括第一CAN网络，将动力相关的控制器配置到第一CAN网络的节点上；
步骤2、检测到报文时，判断是否是整车控制器与第一CAN网络上的控制器之间的报文传送；
步骤3、如果是整车控制器以及第一CAN网络上的控制器之间的报文传送，
则采用接收发送报文ID的方式检测是否有外界设备发送虚拟报文；
步骤4、如果不是整车控制器以及第一CAN网络上的控制器之间的报文传送，且不是整车控制器与任何一个CAN网络的控制器之间的报文传送，则判断整车控制器是否存在报文发送故障，如果存在则断开数据终端电源，所述数据终端分别连接电源和互联网，如果断开电源后故障恢复，则判定为数据终端受到外网的入侵，如果不存在则判定为CAN网络接入入侵设备；此时所述入侵设备发送了泛洪报文使CAN总线负载急剧增大，造成报文无法发送。
2.如权利要求1所述的电动汽车CAN网络异常检测方法，其特征在于，所述多个CAN网络还包括第二CAN网络和第三CAN网络，将控制相关的车载充电机和DCDC控制器配置在所述第二CAN网络，将数据终端、仪表以及BMS配置在第三CAN网络。
3.如权利要求2所述的电动汽车CAN网络异常检测方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：步骤31、如果是整车控制器以及第一CAN网络上的控制器之间的报文传送，则配置发送端和接收端的报文ID；步骤32、判断发送端是否接收到配置的报文ID，因为整车控制器不能接收到自己发送出去的报文ID，如果是则判定为外接设备虚拟报文入侵；步骤33、整车控制器发出报警信息，作出停车操作。
4.如权利要求3所述的电动汽车CAN网络异常检测方法，其特征在于，所述步骤4还包括以下过程：如果断开电源后故障不恢复，则判断整车控制器与微控制单元是否发生通信故障，微控制单元连接第一CAN网络即CAN1；如果是则判定为第一CAN网络受到外接设备入侵，电机调整为限功率模式直至车辆停止；如果不是则判定为第二CAN网络和第三CAN网络受到外界设备入侵，整车控制器发送限功率指令，电机调整为限功率模式直至车辆停止。
5.一种电动汽车CAN网络异常检测装置，其特征在于，包括：
整车控制器，所述整车控制器分别连接了第一CAN网络、第二CAN网络和第三CAN网络；
第一CAN网络，用于连接动力相关的控制器，所述动力相关的控制器包括微控制单元、电动助力转向系统、制动防抱死系统；
第一检测模块，所述第一检测模块设置于整车控制器和第一CAN网络之间，用于采用接收发送报文ID的方式检测是否有外界设备发送虚拟报文；判断发送端是否接收到配置的报文ID，因为整车控制器不能接收到自己发送出去的报文ID，如果是则判定为外接设备虚拟报文入侵；
第二CAN网络，用于分别连接控制相关的车载充电机和DCDC控制器；
第三CAN网络，用于分别连接数据终端、仪表和电池管理系统，所述数据终端分别连接电源和互联网；
第二检测模块，所述第二检测模块分别设置于第二CAN网络、第三CAN网络与整车控制器之间，用于电动汽车CAN网络故障时判断整车控制器是否存在报文发送故障，如果存在则断开数据终端电源，如果断开电源后故障恢复，则判定为数据终端受到外网的入侵，如果不存在则判定为CAN网络接入入侵设备；此时所述入侵设备发送了泛洪报文使CAN总线负载急剧增大，造成报文无法发送。
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