CN109388124B - 用于确定***中是否存在异常的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于确定尤其是在车辆（10）中的***中是否存在异常、尤其是篡改的方法，其中，***包括***部件（12、13、14、15）和检测单元（11），检测单元用于检测表征***部件的运行状态的量（43、44），方法包括：‑确定表征***部件的正常状态的量（41），‑检查表征***部件的运行状态的量（43、44）是否与表征正常状态的量（41）成能够预先给定的、适当的比例，其中，在表征***部件的正常状态的量（41）中和/或在能够预先给定的、适当的比例中考虑***部件（12、13、14、15）的老化过程。此外，本发明涉及一种用于执行根据本发明的方法的计算机程序和一种机器能够读取的存储元件，在存储元件上存储有计算机程序。
Description
技术领域
本发明涉及一种方法，所述方法用于确定尤其是在车辆中的***中是否存在异常、尤其是篡改。
背景技术
在当今的车辆中能够执行调整措施(Tuningmaβnahmen)，以便提高例如车辆的性能。调整措施能够通过篡改(Manipulation)控制器软件来完成，但是也能够通过安装电的篡改单元来完成，所述篡改单元篡改所测量的传感器值。借助软件篡改的调整措施能够例如通过篡改阈值或者通过改变特性曲线来执行。然后，这种篡改例如能够通过控制器的软件变化的、所保存的历史来追溯或者证实。然而，借助电子的篡改单元的调整措施引起困难，所述篡改单元能够手动地在车辆部件之间被安装或者拆卸，所述篡改单元用于传感器值篡改。这种电子的篡改单元不被车辆识别，并且，实现了不能够追溯的调整干预。通过使用非原始部件也能够执行调整，这也是车辆难以识别的并且在时间上是能够追溯的。
典型地，在车辆中的调整干预导致车辆部件的、增加的磨损并且因而导致车辆部件的、更短的使用寿命。然而，在最糟的情况下，调整措施也能够导致车辆的损坏。
今天，能够使用所谓的监控***，所述监控***被设计用于，检查各个信号值的可信度，以便例如通过自发的信号跳跃来探测篡改性的干预、尤其是调整干预。然而，在篡改单元的框架中连续地篡改信号值，使得能够绕过今天的监控***，因为通过电子的篡改单元的所篡改的信号值进一步由监控***分级为可信的。
发明优点
据此，根据本发明的方法具有这种优点：通过确定两个彼此相关的、表征的量，能够更可靠并且更准确地探测出在车辆中的异常、尤其是篡改。由此，通过例如调整措施实现了对***部件的篡改的损坏的更广泛的保护。
发明内容
在第一方面中，本发明涉及一种方法，所述方法用于确定尤其是在车辆中的***中是否存在异常、尤其是篡改，其中，所述***包括***部件和检测单元，所述检测单元用于检测表征***部件的运行状态的量，其中，所述方法包括以下步骤：确定表征***部件的正常状态的量。检查表征***部件的运行状态的量是否与表征***部件的正常状态的量成能够预先给定的、适当的比例，并且，在表征***部件的正常状态的量中和/或在能够预先给定的、适当的比例中考虑***部件的老化过程。该方法具有这种优点：通过考虑老化过程，能够提供更可靠并且更精确的异常探测或者篡改探测。“表征正常状态的量”能够被理解为下述值，所述值能够被测量或者计算出，并且，描述在运行中的***部件的状态，当这些部件处于按照规定的运行中时。“表征运行状态的量”能够被理解为下述值，所述值能够被测量或者计算出，并且，描述在运行中的***部件的状态，其中，不确定的是：在***部件中是否发生了异常。能够预先给定的、适当的比例示出了在两个值之间的关系，所述关系例如能够通过数学运算来计算出，以便描述在所述两个值之间的联系或者相关性。能够预先给定、适当的比例能够例如被固定地预先给定。
有利地，所述***包括多个***部件，并且，分别包括至少一个配属的检测单元，其中，在检查表征***部件之一的运行状态的量是否与表征这个***部件的正常状态的量成能够预先给定的、适当的比例时，附加地检查：表征***部件的运行状态的量是否与表征另外的***部件的正常状态的量和/或与多个量成能够预先给定的、适当的、另外的比例，所述多个量分别表征另一***部件的正常状态。由此，确定了在多个不同的值之间的另外的关系，以便以更高的精确性和可靠性来识别异常的发生。同样地，由此能够实现更广泛的保护，因为相对于彼此检查了部件，并且，由此能够更精确并且更快速地确定异常。
特别有利的是，所确定的异常配属于一***部件，通过确定表征***部件的运行状态的这种量的方式，所述量与相应的、表征***部件的正常状态的量不成能够预先给定的、适当的比例。根据本发明的方法的这种改型方案具有这种优点：在具有多个待监视异常的部件的***中，能够确定具有异常的***部件。由此，例如能够确定，已经篡改了哪些部件并且哪些部件与此相应更快地抵消了篡改，以便例如通过开始进行应对措施来防止部件的损坏。根据这种改型方案，确定篡改方式也是可能的。
在另外的、有利的改型方案中，借助能够预先给定的公差界限来确定，表征***部件的运行状态的量是否与表征***部件的正常状态的量成预先给定的、适当的比例，所述公差界限围绕表征***部件的正常状态的量。这实现了简单并且快速的、对是否存在异常的确定。由于只需要检查，表征***部件的运行状态的量是否存在于公差界限内，并且，不必再计算比例。
有利的是，表征***部件的运行状态的量与表征***部件的正常状态的量成预先给定的、适当的比例，当表征***部件的运行状态的量没有超过预先给定的公差界限时，所述公差界限围绕表征***部件的正常状态的量。
有利的是,其中，表征***部件的运行状态的量与表征***部件的正常状态的量不成预先给定的、适当的比例，当表征***部件的运行状态的量超过预先给定的公差界限时，所述公差界限围绕表征***部件的正常状态的量。
特别有利的是，在检查表征***部件的运行状态的量是否与表征***部件的正常状态的量成能够预先给定的、适当的比例时，附加地区分篡改和自然的偏差，其中，当所述异常规律地发生时，存在篡改，并且，当所述异常不规律地发生时，存在自然的偏差。这具有这种优点：用于确定是否存在异常的方法相对于在表征运行状态的量中的、自然的波动更加稳健，使得在使用所述方法以探测调整措施时出现更少的错误识别。示例性地，这种方法也能够被用于其它的***，以便确定除其他外在能够电子控制的公寓或者自动化的生产设备中是否出现了异常、尤其是篡改。
此外，本发明涉及一种计算机程序以及一种机器能够读取的存储介质，所述计算机程序包括用于执行所提到的方法中的任一个连同其所有步骤的指令，当它在计算机上运行时，在所述存储介质上存储有计算机程序。
此外，本发明涉及一种装置，所述装置被设置用于执行所述方法的每个步骤。
附图说明
本发明的实施例在所附上的附图中被示出，并且，在以下描述中被更详细地阐述。在此示出：
图1车辆的、示意性的视图，所述车辆包括检测单元、计算单元和***部件；
图2根据本发明的实施方式的、示意性的视图；
图3根据本发明的方法的、替代性的实施方式的、示意性的视图；
图4公差界限的、示意性的视图，所述公差界限围绕表征车辆的***部件的正常状态的量；
图5根据本发明的方法的、另一个替代的实施方式的、示意性的视图。
具体实施方式
图1示出了优选的装置的、示意性的视图，所述装置用于实施根据本发明的方法。在此，图1示出了车辆(10)，所述车辆具有检测单元(11)、多个***部件(12、13、14、15)、计算单元(18)和通信单元(120)，所述计算单元具有存储元件(19)。
检测单元(11)被构造用于，检测表征***部件(12、13、14、15)的量。“表征的量”被理解为下述值，所述值示出***部件(12、13、14、15)的的状态。表征的量的示例能够是传感器值，例如，由电动机获得的电压或者电流强度，所述电压或者电流强度由能量存储器提供。表征的量然而也能够是下述值，所述值示出了所计算的状态，当例如***部件(12、13、14、15)是控制单元时。对于***部件(12、13、14、15)是控制器的示例来说，借助检测单元(11)所检测的、表征的量能够例如是所计算的滑动系数或者所计算的马达转矩。可替代地，检测单元(11)能够配属于每个***部件(12、13、14、15)，然而，这在图1中未示出。
检测单元(11)能够与计算单元(18)连接，其中，计算单元(18)包括存储元件(19)。可选地，检测单元(11)能够与通信单元(120)连接。通信单元(120)能够被用于，将计算单元(18)的、所确定的结果或者借助检测单元(11)所检测的、表征的量——然而，也将根据本发明的方法的结果——传送至车辆(10)的车间、二手车销售员/购买者或者制造商。在可替代的实施方式中，通信单元(120)也能够与计算单元(18)直接连接。
图1也示出了借助篡改单元(16、17)对***部件(14、15)的、可能的篡改。例如，执行篡改，通过在检测单元(11)和***部件(14)、例如车辆(10)的能量存储器之间接入篡改单元(16)的方式。也能够设想的是，在检测单元(11)和***部件(15)之间安装篡改单元(17)，其中，***部件(15)是控制器，所述控制器例如将所计算的马达转矩传送至检测单元(11)。篡改单元(16、17)操纵***部件(14、15)的、实际的、借助检测单元(11)检测的、表征的量，使得检测单元(11)没有获得***部件(14、15)的运行状态或者运行量的、实际的、表征的量，而是分别获得所篡改的、表征的量。篡改单元(16、17)的安装能够导致，不再保护***部件免受损坏，所述损坏例如在运行中的过载时由篡改引起，对于所述篡改而言，篡改单元(16、17)将所篡改的、表征的量传送至检测单元(11)。
在车辆(10)中使用篡改单元(16、17)时，示例性的能够是，如此短暂地改变能量存储器的、表征的量，使得检测单元(11)获得更小的、表征的量，尽管已经人工地提高了能量存储器的、实际的、表征的量，以便提供更多功率，所述表征的量例如是传感器值，所述传感器值示出了能量存储器的电流或者电压。由于通过篡改单元(16、17)降低了表征的量，这能够导致在电池中的、实际升高的温度。因此，例如对于驾驶员来说，在较长的时间内较多的功率是可用的，这然而导致，电池能够由升高的温度损坏。
图2示出了根据本发明的方法(20)的实施方式。在步骤21中，借助检测单元(11)来确定表征***部件(13、16)的正常状态的量。如果应当例如监控车辆(10)的能量存储器的异常(尤其是篡改)，则表征正常状态的量(41)例如能够是用于给定的速度的、电压或者电流强度，所述电压或者电流强度由能量存储器提供。应当注意到，执行对表征正常状态的量(41)的检测，当确保不存在异常时。优选地，这得到执行，当车辆(10)处于车间中以进行维护时。在此，车间能够使用触发信号，以启动步骤21。可替代地，也能够启动步骤21，当在较长的时间段内没有发生异常时。
在已经终止步骤21之后，进行步骤22。在步骤22中，借助检测单元(11)来确定表征***部件(13、16)的运行状态的量。表征运行状态的量(43、44)能够例如是电池的电压或者电流强度，所述电池用于车辆(10)的、当前的速度。例如，能够规律地开始步骤22，当车辆(10)处于运行中时，然而，也能够开始步骤22，当怀疑存在异常时。
随后，在步骤23中，确定待监控的***部件(12、13、14、15)的老化过程。所述老化过程能够例如通过模拟来确定，或者，通过测量***部件(12、13、14、15)的老化过程来确定。示例性地，能够设想的是，在运行期间，在***部件(12、13、14、15)的、对应的运行点处连续地确定待监控的***部件(12、13、14、15)的老化，只要没有探测出异常，以便由此确定***部件(12、13、14、15)的的老化过程。
在下面的步骤24中，检查表征***部件的运行状态的量(43、44)是否与表征正常状态的量(41)成预先给定的、适当的比例。“预先给定的比例”能够被理解为表征运行状态的量(43、44)除以表征正常状态的量(41)，其中，商数表示预先给定的、适当的比例，当没有异常发生时。反之，如果商数在预先给定的比例之外时，由此能够推断，表征运行状态的量(43、44)与表征正常状态的量(41)不成适当的比例，并且，因此必须存在异常。
可替代地，在步骤24中能够考虑待监控的***部件(12、13、14、15)的老化过程。对老化过程的考虑能够例如通过以下方式完成：在适当的比例中考虑老化过程，也就是说，就***部件(12、13、14、15)的、发展的老化过程而言，适当的比例例如考虑了较强的波动，所述波动由***部件(12、13、14、15)的、表征老化过程的量引起。优选地，然而，通过考虑在***部件(12、13、14、15)的正常状态中的老化过程，老化过程也能够一起进入到表征正常状态的量(41)中。
图3示出了根据本发明的方法的、替代的实施方式(30)。在步骤31中，借助检测单元(11)确定表征待监控***部件的正常状态的量。在随后的步骤32中，借助检测单元(11)检测表征监控的***部件的运行状态的量。在结束步骤32之后，进行步骤33。在步骤33中，确定待监控的***部件的老化过程。在随后的步骤34中，通过公差界限(42)来确定预先给定的、适当的比值，所述公差界限围绕表征正常状态的量(41)。
在步骤35中检查，表征运行状态的量(43、44)是否处于所确定的公差界限(42)内，所述公差界限围绕表征正常状态的量(41)。所述检查能够例如利用不同的计算方法来执行，以确定在两个不同的值/点之间的距离。当所确定的距离小于公差界限(42)时，则推断出，表征运行状态的量(43、44)与表征正常状态的量(41)成适当的比例。替代地，当所确定的距离大于公差界限(42)时，则推断出，两个表征的量不成适当的比例并且存在异常。
在图4中，示意性地示出了所述检查，在步骤35中执行所述检查。表征正常状态的量(41)优选在一数据空间中，所述数据空间由轴P1、P2、P3展开。轴P1、P2、P3示出了不同的特征量，例如，电压/电流强度、速度或者加速度。在此，公差界限(42)围绕表征正常状态的量(41)。在图4中，公差界限(42)示例性地被示出为圆形，但是也能够被示出为区域，围绕所述区域确定所述表征正常状态的量。
表征运行状态的第一量(43)在公差界限(42)之内，并且，因此与表征正常状态的量(41)成适当的比例。反之，表征运行状态的量(44)在公差界限(42)之外，并且，因此示出在这里必然发生了异常、尤其是篡改，因为表征运行状态的量(44)与表征正常状态的量(41)不成适当的比例。附加地，能够设想的是，借助计算方法将表征的量转化到数据空间中，并且，沿着轴P1、P2、P3绘制所转化的、表征的量。
图5示出了根据本发明的方法的、另一个可替代的实施方式(50)，所述方法用于具有多个待监控其异常的***部件(12、13、14、15)的***。在步骤51中，确定待监控的***部件(12、13、14、15)的、表征正常状态的量。在随后的步骤52中，借助检测单元(11)来检测待监控的***部件(12、13、14、15)的、表征运行状态的量。在步骤53中，确定待监控的***部件(12、13、14、15)的老化过程。在随后的步骤54中，确定公差界限(42)，所述公差界限围绕待监控的***部件(12、13、14、15)的、表征正常状态的量。
在步骤55中检查，待监控的***部件(12、13、14、15)的、表征运行状态的量与表征相应的***部件(12、13、14、15)的、正常状态的量是否也成适当的比例。附加地，能够检查，待监控的***部件(12、13、14、15)的、表征运行状态的量与表征另外的待监控的***部件(12、13、14、15)的、正常状态的量也成适当的比例，以便判断是否存在异常。
可选地，能够执行步骤56，在结束步骤55之后。在步骤56中，
执行检查，在探测时，异常是否为篡改或者为自然的偏差。这具有这种优点：当所述方法被用于探测篡改时，能够阻止对篡改的错误识别。
通过存储所检测的异常以及观察到的、所检测的异常的发生的规律性，例如能够执行这种检查，其中，异常的、规律的发生给出了能够涉及篡改的提示。一旦异常非规律地、随机地或者一次性地发生，则能够得出结论：能够涉及自然的偏差。在此，所接收的数据被用于验证异常或者篡改，是否实际上已经进行了篡改或者是否涉及可能的错误识别。然而，所接收的数据也能够被用于，在时间上追溯所确定的异常，以便确定第一次出现异常的时间点。也能够设想的是，能够执行在篡改和自然的偏差之间的区分，通过在适当的比例中考虑预先确定的方差(Varianz)。一旦表征运行状态的量超过了公差界限(42)，则公差界限(42)的超过也能够仅在小的范围内，而没有出现较大地超过公差界限(42)。可选地，能够将在公差界限(42)的方差之内的、小的超过用于探测自然的偏差。由于就自然的偏差而言，能够出现：公差界限(42)的超过是非常小的，而篡改通过较大的、公差界限(42)的超过来表征。可选地，也能够设想的是，一旦在一定的时间之后不再出现另外的异常，则能够得出结论：所测量的异常是自然的偏差。对应地就计算单元(18)的、足够的计算性能而言，对异常是否为篡改或者自然的偏差的确定能够直接在车辆(10)中完成，或者，离线地在外部的数据处理***中被计算出来。
在执行步骤56之后，能够可选地启动步骤57。在步骤57中确定，异常发生在哪个待监控的***部件(12、13、14、15)中。如果在前述的步骤中已经确定了，异常是否为篡改或者自然的偏差，则就当前的篡改而言，这能够被告知给车辆(10)的使用者或者车辆(10)的制造商。此外，通过通信单元(120)能够将篡改例如传送至车间、二手车销售员/购买者或者车辆制造商。
可选地，在步骤57之后能够进行步骤58，其中，在步骤58中在识别出篡改时启动应对措施。因此，例如就传感器篡改而言可能的是，利用适用于此的方法动态地计算在检测单元(11)处的、真实的传感器值。由此，能够抵消篡改。作为另外的替代方案，能够设想各种其他的可能性，例如，将车辆(10)置于紧急模式中，其中，紧急模式的特征在于：受限的功能性，或者，在经篡改软件的情况下通过将闪存进程(Flashvorgang)自动初始化到原始状态中。
Claims (8)
1.用于确定在***中是否存在篡改的方法，其中，所述***包括***部件(12、13、14、15)和检测单元(11)，所述检测单元用于检测表征所述***部件的运行状态的量(43、44)，所述方法包括：
-在确保不存在篡改时，确定表征所述***部件的正常状态的量(41)，
-在不确定是否存在篡改时，检测表征所述***部件的运行状态的量(43、44)，
-检查表征所述***部件的运行状态的量(43、44)是否与表征所述正常状态的量(41)成能够预先给定的、适当的比例，
其中，在表征所述***部件的正常状态的量(41)中和/或在所述能够预先给定的、适当的比例中考虑所述***部件(12、13、14、15)的老化过程,
其中，所述***包括多个***部件(12、13、14、15)并且分别包括至少一个配属的检测单元(11)，其中，在检查表征所述***部件之一的运行状态的量(43、44)是否与表征这个***部件的正常状态的量(41)成能够预先给定的、适当的比例时，附加地检查：表征所述***部件的运行状态的量(43、44)是否与表征另外的***部件的正常状态的量(41)和/或与多个量成能够预先给定的、适当的、另外的比例，所述多个量分别表征另一***部件的正常状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所确定的异常配属于***部件(12、13、14、15)，通过确定表征所述***部件的运行状态的这些量(43、44)的方式，所述量与相应的、表征***部件的正常状态的量(41)不成能够预先给定的、适当的比例。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，借助能够预先给定的公差界限(42)来确定，表征所述***部件的运行状态的量(43、44)是否与表征所述***部件的正常状态的量(41)成预先给定的、适当的比例，所述公差界限围绕表征所述***部件的正常状态的量(41)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，表征所述***部件的运行状态的量(43、44)与表征所述***部件的正常状态的量(41)成预先给定的、适当的比例，当表征所述***部件的运行状态的量(43、44)没有超过所述预先给定的公差界限(42)时，所述公差界限围绕表征所述***部件的正常状态的量(41)。
5.根据权利要求3或者4所述的方法，其中，表征所述***部件的运行状态的量(43、44)与表征所述***部件的正常状态的量(41)不成预先给定的、适当的比例，当表征所述***部件的运行状态的量(43、44)超过所述预先给定的公差界限(42)时，所述公差界限围绕表征所述***部件的正常状态的量(41)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在检查表征所述***部件的运行状态的量(43、44)是否与表征所述***部件的正常状态的量(41)成能够预先给定的、适当的比例时，附加地区分篡改和自然的偏差，其中，当异常规律地发生时，存在篡改，并且，当异常不规律地发生时，存在自然的偏差。
7.机器能够读取的存储介质(19)，在所述存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被设置用于，执行根据前述权利要求1-6中任一项所述的方法。
8.装置，所述装置被设置用于执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
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