拒绝服务攻击下四旋翼无人机的动态事件触发分数阶超螺旋固定时间轨迹跟踪控制

《Scientific Reports》：Dynamic event-triggered fractional-order super-twisting control for practical fixed-time quadrotor tracking under DoS attacks

　　

摘要

拒绝服务攻击会中断四旋翼无人机的控制器与执行器之间的通信，阻碍控制指令的及时更新，并降低轨迹跟踪精度。外部干扰与有限的通信带宽进一步加大了在此类攻击下实现精确跟踪的难度。为解决上述问题，本文提出一种动态事件触发分数阶超螺旋控制策略，以实现拒绝服务攻击下的实用固定时间轨迹跟踪。首先，设计一种具有非奇异双幂反馈的分数阶滑模面，以提升位置与姿态子系统的跟踪性能。随后，构造一种广义超螺旋控制器，以增强抗扰能力并减轻抖振现象。考虑到远程控制过程中通信带宽有限，提出一种具有严格正阈值下限的动态事件触发机制，以减少不必要的指令传输。引入基于确认的重试策略，用于在通信中断后恢复指令更新，同时执行器在通信中断期间保持最近一次接收到的指令。在规定的操作域内，通过李雅普诺夫分析证明了在给定的一组紧集初始条件下，闭环系统在拒绝服务攻击下的实用固定时间稳定性。此外，推导了连续传输尝试的严格正下界，从而排除芝诺行为。最后，数值仿真验证了所提出控制策略的有效性。