江蘇大學(xué)徐興教授課題組：智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)物理安全綜述 | CJME論文推薦

引用論文

Chuanlin He, Xing Xu, Haobin Jiang, Jiachen Jiang, Cong Liang, Te Chen, A review of cyber-physical security for intelligent connected vehicles, Chinese Journal of Mechanical Engineering, 100178, https://doi.org/10.1016/j.cjme.2026.100178.

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研究背景及目的

智能網(wǎng)聯(lián)汽車（ICV）融合了感知、通信、控制與計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)車路云協(xié)同與智能交通的重要載體。然而，其開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與高度耦合的物理系統(tǒng)使其面臨嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)安全威脅，如虛假數(shù)據(jù)注入（FDI）、拒絕服務(wù)（DoS）及欺騙攻擊等，可能導(dǎo)致軌跡偏離、系統(tǒng)失穩(wěn)乃至功能癱瘓。為此，本文系統(tǒng)綜述了智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)物理安全（Cyber-Physical Security, CPS）領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，旨在從漏洞分析、風(fēng)險(xiǎn)評估、攻擊檢測與安全控制四個(gè)方面建立系統(tǒng)化的技術(shù)框架，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全設(shè)計(jì)與防護(hù)策略提供參考。

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試驗(yàn)方法

本文采用系統(tǒng)綜述與比較分析的方法，對國內(nèi)外近五年來在智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)物理安全領(lǐng)域的重要研究進(jìn)行分類歸納。首先，從漏洞分析與風(fēng)險(xiǎn)評估角度，綜述了基于系統(tǒng)論（STPA）、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)與模糊失效分析（FMEA）等方法的典型框架，總結(jié)了CAN總線、V2X通信及電動化動力系統(tǒng)的主要攻擊面與潛在后果。其次，歸納了攻擊檢測技術(shù)體系，包括基于車輛動力學(xué)模型的物理特征檢測、基于機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)的智能檢測、以及基于系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)行為的異常檢測方法，分析了其適用場景與優(yōu)勢。最后，系統(tǒng)總結(jié)了安全控制策略，涵蓋基于狀態(tài)與攻擊估計(jì)、魯棒預(yù)測控制及機(jī)器學(xué)習(xí)融合控制三大類思路，探討其在路徑跟蹤、協(xié)同編隊(duì)與能源管理等典型應(yīng)用中的安全增強(qiáng)機(jī)制。

研究方法以“模型—算法—驗(yàn)證”三層邏輯梳理現(xiàn)有成果，強(qiáng)調(diào)從理論建模到系統(tǒng)驗(yàn)證的完整閉環(huán)。

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結(jié)果

綜述結(jié)果表明，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的網(wǎng)絡(luò)物理安全研究已形成較為完整的技術(shù)體系：

（1）漏洞與風(fēng)險(xiǎn)評估方向，逐步從單一部件的靜態(tài)分析發(fā)展為面向整車與車路云系統(tǒng)的動態(tài)風(fēng)險(xiǎn)建模，評估方法正朝著智能化與自動化方向演進(jìn)；

（2）攻擊檢測方向，基于動力學(xué)模型的物理特征檢測具備較高可解釋性，數(shù)據(jù)驅(qū)動檢測方法在未知攻擊識別方面表現(xiàn)突出，而融合多源數(shù)據(jù)的協(xié)同檢測成為發(fā)展趨勢；

（3）安全控制方向，傳統(tǒng)的觀測器與魯棒控制方法逐步與深度學(xué)習(xí)、自適應(yīng)控制等智能算法融合，實(shí)現(xiàn)了從單車防御到車隊(duì)協(xié)同防御的擴(kuò)展；

（4）跨域集成趨勢明顯，未來研究正從單一車輛內(nèi)部安全，邁向云—邊—端協(xié)同安全與多層防御體系的構(gòu)建。總體而言，該領(lǐng)域正由“單點(diǎn)防御”向“體系化安全”轉(zhuǎn)變，研究重點(diǎn)逐步聚焦于跨層融合與自適應(yīng)韌性控制。

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結(jié)論

本文全面回顧了智能網(wǎng)聯(lián)汽車在漏洞評估、攻擊檢測與安全控制等方面的研究進(jìn)展，揭示了網(wǎng)絡(luò)物理安全的核心問題與技術(shù)路徑。結(jié)果顯示，融合物理機(jī)理與智能算法的跨層防護(hù)體系是未來發(fā)展的關(guān)鍵方向。未來研究可重點(diǎn)關(guān)注輕量化檢測算法、跨域信息融合機(jī)制及基于人工智能的大規(guī)模安全驗(yàn)證體系，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的產(chǎn)業(yè)化與法規(guī)制定提供理論與技術(shù)支撐。

關(guān)于作者

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作者介紹

徐興，教授、博士生導(dǎo)師，江蘇省“六大人才高峰”高層次人才、江蘇省“333工程”中青年學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人、江蘇省高校“青藍(lán)工程”優(yōu)秀青年骨干教師。長期從事車輛動力學(xué)建模與控制、智能底盤系統(tǒng)優(yōu)化及智能網(wǎng)聯(lián)汽車控制等領(lǐng)域研究，主持國家及省部級科研項(xiàng)目10余項(xiàng)，發(fā)表高水平論文80余篇，申請專利60余項(xiàng)。近年來帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在線控底盤集成控制、云控車輛安全防護(hù)與智能駕駛控制等方向取得系列創(chuàng)新成果。

02

團(tuán)隊(duì)研究方向

團(tuán)隊(duì)的研究方向主要聚焦于智能電動汽車與智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù)，涵蓋車輛動力學(xué)控制、智能決策規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)物理安全與車輛熱管理等領(lǐng)域。具體包括：車輛動力學(xué)控制方面，重點(diǎn)研究轉(zhuǎn)向、制動、懸架及底盤集成控制的多執(zhí)行器協(xié)同優(yōu)化與穩(wěn)定性提升；智能車輛軌跡規(guī)劃方面，針對復(fù)雜環(huán)境和模型不確定性，開展基于模型預(yù)測控制、強(qiáng)化學(xué)習(xí)和模糊控制的智能軌跡規(guī)劃與控制方法研究；智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)物理安全控制方面，面向車路云協(xié)同系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊與信息篡改問題，構(gòu)建融合物理層與通信層的安全檢測與抗攻擊控制體系；車輛熱管理方面，圍繞電驅(qū)系統(tǒng)及整車熱安全，研究多能源耦合條件下的熱管理與能效優(yōu)化策略。團(tuán)隊(duì)致力于形成集理論研究、仿真分析與實(shí)車驗(yàn)證于一體的綜合創(chuàng)新體系，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全、高效與智能化發(fā)展提供技術(shù)支撐。

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近兩年團(tuán)隊(duì)發(fā)表文章

（1）He, Chuanlin, et al. "Resilient Control of Trajectory Tracking for Cloud-based Intelligent Connected Vehicle under DoS Attacks." IEEE Transactions on Automation Science and Engineering (2025).

（2）He Chuanlin, Xu Xing, et al. Cyber-attack detection for lateral control system of cloud-based intelligent connected vehicle based on BiLSTM-Attention network, Measurement, 2025, 247, 116740.

（3）Chen Xiao, Xu Xing, et al. Multi-objective topology optimization design of silicon carbide metal oxide semiconductor field effect transistors power module liquid-cooled heatsink for electric vehicles, Applied Thermal Engineering, 2024, 254, 123861.

（4）Jiang Zhenchuan, Xu Xing, Zhang Hao, et al. Wheel slip ratio control considering time delay characteristic for electro-mechanical braking system, Proc IMechE Part D: J Automobile Engineering, 2024.

（5）Xu Xing, Wu Zhongwei, Su Pengwei, et al. Fault detection and fault-tolerant control of dual-motor autonomous steering system, Transactions of the Institute of Measurement and Control, 2024,46(15):2984-2995.

責(zé)任編輯：杜蔚杰

責(zé)任校對：向映姣

審 核：張 彤

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