用于处理与信号相关联的数据的方法和设备

技术领域

本公开涉及一种用于处理与例如可以通过总线系统传输和/或已经通过总线系统传输的信号相关联的数据的方法。

本公开还涉及一种用于处理与例如可以通过总线系统传输和/或已经通过总线系统传输的信号相关联的数据的设备。

发明内容

示例性实施方式涉及一种用于处理数据的方法，例如计算机实现的方法，所述数据与例如可以通过例如车辆的总线系统传输和/或已经通过例如车辆的总线系统传输的信号相关联，所述方法包括：基于如下第一平均值至少临时地提供针对统计模型的参考数据，其中所述统计模型表征信号的至少一个特征的至少一个平均值，其中所述第一平均值是例如动态地通过针对所述特征的可预给定的未加权的第一数量的值所确定的；以及至少部分地基于第二平均值至少临时地修改参考数据，其中所述第二平均值是例如动态地通过针对所述特征的可预给定的加权的第二数量的值所确定的。

在进一步的示例性实施方式中，这使得例如能够有效地形成参考数据，例如在线地，即动态地，即在例如可以用于传输信号的总线系统的运行期间形成参考数据，和/或有效地适配参考数据，例如适配于可能对信号或特征产生影响的不断变化的环境条件或其他参量（例如温度、湿度等）。

在进一步的示例性实施方式中，可以例如通过电压和/或电流的时间变化过程来表征所述信号，所述电压和/或电流例如可以通过所述总线系统的传输介质传输。

在进一步的示例性实施方式中，所述信号也可以不通过示例性提及的总线系统传输或者并非是通过示例性提及的总线系统所传输的，而是例如通常通过如下传输介质传输，所述传输介质可以是例如有线的或无线的；或者可以具有有线和/或无线传输介质的组合。

在进一步的示例性实施方式中，所述总线系统包括以下类型之一：CAN、CAN FD、CAN XL、10BASET1S、LIN、FlexRay、MOST、KNX、LSN、ARINC总线、MIL总线、其他类型。

在进一步的示例性实施方式中，所述信号的至少一个特征可以例如表征：a)信号的例如时间上的波动或信号的至少一些分量（Anteil）的例如时间上的波动，例如时钟偏移（clock skew）；和/或b)针对信号的状态变化可观察到的过渡时间（Übergangszeiten）差，其中所述状态变化例如是从第一信号电平到第二信号电平的状态变化以及反之；和/或c)第一时间点和第二时间点之间的时间差，其中由发送方例如输出到总线系统的传输介质上的信号在所述第一时间点到达相对于所述传输介质的第一位置，其中由发送方例如输出到总线系统的传输介质上的信号在所述第二时间点到达相对于所述传输介质的第二位置，等等。

在进一步的示例性实施方式中，所述信号的至少一个特征例如表征所述信号的发送方或来源，例如在可选的总线系统的情况下表征总线用户，例如车辆的控制设备。在进一步的示例性实施方式中，所述至少一个特征或所述模型因此可以用于标识发送方或来源。

在进一步的示例性实施方式中规定，所述统计模型（除了所述平均值之外）附加地表征所述信号的至少一个特征的标准偏差。

在进一步的示例性实施方式中规定，提供参考数据包括：基于如下第一平均值来确定信号的至少一个特征的标准偏差，其中所述第一平均值是例如动态地通过针对该特征的可预给定的未加权的第一数量的值所确定的。

在进一步的示例性实施方式中规定，修改参考数据包括：基于如下第一平均值来确定信号的至少一个特征的标准偏差，其中所述第一平均值是例如动态地通过针对该特征的可预给定的未加权的第二数量的值所确定的。在一些示例性实施方案中规定，针对参考数据的平均值（例如未加权）与用于修改参考数据的平均值（该平均值例如加权地形成）的形成方式是不同的，而所述至少一个特征的标准偏差则例如与基准（Bezug）（提供参考数据或修改（已经提供的）参考数据）无关地形成。

在进一步的示例性实施方式中规定，该方法包括：预给定加权因子，例如用于修改所述参考数据。在进一步的示例性实施方式中，所述加权因子例如也可以动态地，即在修改所述参考数据或对应的平均值期间改变，由此可以灵活地例如在模型的使用期间控制所述模型的平均值的修改。

在进一步的示例性实施方式中规定，该方法包括：根据

在进一步的示例性实施方式中规定，该方法包括：根据

在进一步的示例性实施方式中规定，根据以下等式形成所述标准偏差：

，/>

其中

在进一步的示例性实施方式中例如适用

进一步的示例性实施方式涉及一种用于执行根据这些实施方式所述的方法的设备。

进一步的示例性实施方式涉及一种控制设备，例如用于车辆、诸如机动车辆的控制设，其具有至少一个根据这些实施方式所述的设备。

进一步的示例性实施方式涉及一种计算机可读存储介质，其包括指令，所述指令在由计算机执行时促使所述计算机执行根据这些实施方式所述的方法。

进一步的示例性实施方式涉及一种计算机程序，其包括指令，当所述程序由计算机执行时所述指令促使所述计算机执行根据这些实施方式所述的方法。

进一步的示例性实施方式涉及一种数据载体信号，其传输和/或表征根据这些实施方式所述的计算机程序。

进一步的示例性实施方式涉及根据这些实施方式所述的方法的和/或根据这些实施方式所述的设备的和/或根据这些实施方式所述的控制设备的和/或根据这些实施方式所述的计算机可读存储介质的和/或根据这些实施方式所述的计算机程序的和/或根据这些实施方式所述的数据载体信号的用于以下元素中的至少一个元素的用途：a)提供针对统计模型的参考数据，b)修改、例如动态地适配针对所述统计模型的参考数据，c)提供入侵检测系统和/或入侵检测和预防系统，d)认证和/或标识发送方。

本发明的其他特征、应用可能性和优点由以下对在附图的各图中示出的本发明实施例的描述得出。在此，所有描述或示出的特征单独或以任何组合形成本发明的主题，无论它们在权利要求或其引用中如何概括，也无论它们在说明书中如何措辞或在附图中如何显示。

附图说明

图1示意性地示出了根据示例性实施方式的方法的简化流程图，

图2示意性地示出了根据进一步示例性实施方式的简化框图，

图3示意性地示出了根据进一步示例性实施方式的简化框图，

图4示意性地示出了根据进一步示例性实施方式的简化流程图，

图5示意性地示出了根据进一步示例性实施方式的简化流程图，

图6示意性地示出了根据进一步示例性实施方式的简化框图，

图7示意性地示出了根据进一步示例性实施方式的用途方面，

图8示意性地示出了根据进一步示例性实施方式的图表，

图9示意性地示出了根据进一步示例性实施方式的图表，

图10示意性地示出了根据进一步示例性实施方式的图表，并且

图11示意性地示出了根据进一步示例性实施方式的简化框图。

具体实施方式

参见图1、图2，示例性实施方式涉及一种用于处理数据的方法，例如计算机实现的方法，其中所述数据例如与能够通过例如车辆20（图11）的总线系统10传输和/或已经通过例如车辆20（图11）的总线系统10传输的信号SIG（图2）相关联，所述方法包括：基于第一平均值M-C-RD（图1）至少临时地提供100（图1）针对统计模型MOD的参考数据RD（参见图3），其中所述统计模型表征信号SIG的至少一个特征C的至少一个平均值M-C，其中所述第一平均值是例如动态地通过针对所述特征C的可预给定的未加权的第一数量的值所确定的；以及至少部分地基于第二平均值M-C-RD'至少临时地修改102参考数据RD，其中所述第二平均值是例如动态地通过针对所述特征C的可预给定的加权的第二数量的值所确定的。

在进一步的示例性实施方式中，这使得例如能够有效地形成100参考数据RD，例如在线地，即动态地，即在例如可以用于传输信号SIG的总线系统10的运行期间，即例如当消息通过总线系统10发送时形成100参考数据RD，和/或有效地适配参考数据RD，例如适配于可能对信号SIG或特征C产生影响的不断变化的环境条件或其他参量（例如温度、湿度等）。

在进一步的示例性实施方式中，可以例如通过电压和/或电流的时间变化过程来表征信号SIG，所述电压和/或电流例如可以通过可选总线系统10的传输介质（其例如具有一个或多个总线线路，未示出）传输。

在进一步的示例性实施方式中，信号SIG也可以不通过示例性提及的总线系统10传输或者并非是通过示例性提及的总线系统10所传输的，而是例如通常通过如下至少一种传输介质传输，其中所述传输介质可以是例如有线的或无线的或者可以具有有线和/或无线传输介质的组合。

在进一步的示例性实施方式中，信号SIG的至少一个特征C可以例如表征：a)信号SIG的例如时间上的波动或信号SIG的至少一些分量（例如频率分量或时间分量）的例如时间上的波动，例如时钟偏移；和/或b)针对信号SIG的状态变化可观察到的过渡时间差，其中所述状态变化例如是从第一信号状态或第一信号电平到第二信号状态或第二信号电平的状态变化以及反之；和/或c)第一时间点和第二时间点之间的时间差，其中由发送方1（图2）输出到总线系统10的传输介质上的信号在所述第一时间点到达相对于所述传输介质的第一位置，其中由发送方1输出到总线系统10的传输介质上的信号SIG在所述第二时间点到达相对于所述传输介质的第二位置，等等。在进一步的示例性实施方式中，替代地或附加地，也可以考虑信号SIG的其他特征，或者例如通过模型MOD表征对应的各自平均值。

在进一步的示例性实施方式中，信号SIG的至少一个特征C例如表征信号SIG的发送方1或来源Q-k，例如总线用户，例如车辆20的控制设备（图11)。在进一步的示例性实施方式中，例如在可以接收通过总线系统10发送的信号SIG的另外的控制设备或一般而言接收方2中，所述至少一个特征C或模型MOD因此可以例如用于标识发送方1或来源Q-k。

在进一步的示例性实施方式中规定，统计模型MOD（除了平均值M-C之外）附加地表征信号SIG的至少一个特征C（图2）的标准偏差SD-C（图3）。

在图1的进一步的示例性实施方式中规定，提供100参考数据RD包括：基于第一平均值M-C-RD来确定100a信号SIG的至少一个特征C的标准偏差SD-C，其中所述第一平均值是例如动态地通过针对特征C的可预给定的未加权的第一数量的值所确定的。

参见图1，在进一步的示例性实施方式中规定，修改102参考数据RD包括：基于第一平均值M-C-RD来确定102a信号SIG的至少一个特征C的标准偏差SD-C，其中所述第一平均值是例如动态地通过针对该特征的可预给定的未加权的第二数量的值所确定的。换言之，在一些示例性实施例中规定，针对参考数据RD的平均值M-C-RD（例如未加权）与用于修改102参考数据RD的平均值M-C-RD'（该平均值例如加权地形成）的形成方式是不同的，而所述至少一个特征C的标准偏差SD-C则例如与基准（Bezug）（提供100参考数据RD或修改102（已经提供的）参考数据RD）无关地形成。

在图4的进一步的示例性实施方式中规定，该方法包括：预给定110加权因子GF，例如用于修改102（图1）参考数据RD。在进一步的示例性实施方式中，加权因子GF例如也可以动态地，即在修改112参考数据RD或对应的平均值M-C-RD'期间改变，由此可以灵活地例如在模型MOD的使用期间控制模型MOD的平均值的修改。

在图5的进一步的示例性实施方式中规定，该方法包括：根据

在图5的进一步的示例性实施方式中规定，该方法包括：根据

在进一步的示例性实施方式中规定，根据以下等式形成标准偏差SD-C：

，

其中

在进一步的示例性实施方式中，例如适用：

根据这些实施方式的原理可以有利地用于：提供针对统计模型MOD的参考数据RD，所述统计模型MOD例如表征信号SIG的至少一个特征C的至少一个平均值。根据这些实施方式的原理也可以应用于模型MOD或针对模型MOD的参考数据RD，其表征一个或多个信号SIG的多个特征C，其中特征C或信号SIG例如表征至少一个发送方1或来源Q-k的物理特征。

例如，根据这些实施方式的原理可以应用于以下模型，所述模型用于标识和/或识别例如对总线系统10的攻击、例如通过操纵现有发送方1或通过引入未经授权的发送方（未示出）而进行的攻击。对于这样的模型，例如在进一步的示例性实施方式中可以设置提供阶段，在所述提供阶段中例如借助于根据图1的框100提供针对模型MOD的参考数据RD。

在进一步的示例性实施方式中，参考数据RD可以例如具有针对信号SIG的特征C的平均值或针对信号SIG的特征C的标准偏差，所述平均值或所述标准偏差例如可以在总线系统的常规运行期间确定，例如在提供阶段中确定。然后这些值可以在进一步的示例性实施方式中作为参考数据RD例如用于在所述提供阶段之后的运行阶段。在进一步的示例性实施例中，为了将参考数据RD适配于例如也可能影响信号SIG或其信号形式的可能存在的环境影响（温度、湿度等），可以修改102根据框100获得的参考数据RD。

如果示例性地假设在机动车辆20（图11）中使用根据这些实施方式的原理，则例如当机动车辆20启动时可以提供100（图1）参考数据RD100，以例如获得适用于机动车辆20的当前运行和当前运行条件的参考数据RD。例如，所述提供100可以基于特征C的m个值来进行，其中在所述提供之后作为参考数据RD例如有平均值M-C-RD并且可选地有（例如可基于平均值M-C-RD形成的）标准偏差SD-C。在进一步的示例性实施方式中，当前存在的参考数据RD的适配可以在提供阶段之后（在之后立即或在可预给定的时间之后或重复地、例如周期性地）进行，例如借助于根据图1的修改102而进行。由此获得经修改的、适配于机动车辆20的进一步运行的参考数据RD'。

图6的进一步的示例性实施方式涉及用于执行根据实施方式的方法的设备200。例如，在进一步的示例性实施方式中，设备200可以构造为例如用于机动车辆20（图11）的控制设备200'，或者可以集成到例如用于机动车辆20的控制设备200'中。

设备200具有包括至少一个计算核心202a、202b、202c的计算装置（“计算机”）202以及分配给计算装置202的存储装置204，所述存储装置用于至少临时存储以下元素中的至少一个：a)数据DAT，例如模型MOD的数据DAT，例如参考数据RD或经过修改的参考数据RD'或表征信号SIG的数据，b)计算机程序PRG，特别是用于执行根据这些实施方式的方法。

在进一步的示例性实施方式中，存储装置204包括易失性存储器204a（例如工作存储器（RAM））和/或非易失性存储器204b（例如闪存EEPROM）。

在进一步的示例性实施方式中，计算装置202具有以下元件中的至少一个或被构造为这些元件中的至少一个：微处理器(μP)、微控制器(μC)、专用集成电路（ASIC）、片上系统（SoC）、可编程逻辑模块（例如FPGA，现场可编程门阵列）、硬件电路或其任意组合。

进一步的示例性实施方式涉及计算机可读存储介质SM，包括指令PRG，所述指令在由计算机202执行时促使计算机202执行根据实施方式的方法。

进一步的示例性实施方式涉及计算机程序PRG，其包括指令，当该程序由计算机202执行时，所述指令促使计算机202执行根据这些实施方式所述的方法。

进一步的示例性实施方式涉及数据载体信号DCS，其传输和/或表征根据这些实施方式所述的计算机程序PRG。例如可以通过设备200的可选数据接口208接收数据载体信号DCS，例如还可以通过该数据接口接收信号SIG。

图11的进一步的示例性实施方式涉及控制设备200'，例如用于车辆、诸如机动车辆20的控制设备，其具有至少一个根据这些实施方式的设备200（图6）。

图7的进一步的示例性实施方式涉及根据这些实施方式的方法的和/或根据这些实施方式的设备200的和/或根据这些实施方式的控制设备200'的和/或根据这些实施方式的计算机可读存储介质SM的和/或根据这些实施方式的计算机程序PRG的和/或根据这些实施方式的数据载体信号DCS的用于以下元素中的至少一个元素的用途300：a）提供301针对统计模型MOD的参考数据RD，b）修改302、例如动态地适配针对统计模型MOD的参考数据RD，c）提供303入侵检测系统（攻击识别系统）和/或入侵检测和预防系统（用于识别攻击和防御攻击的系统），d）认证304和/或标识发送方1、Q-k（图2）。

图8示意性地示出了诸如天气或温度这样的例如外部的影响对不同发送方的信号的作用。总共示出了五个未标记的曲线，这些曲线例如分别表征可以通过总线系统10（图2）传输的相应信号SIG的特征，其中该特征例如表征关于信号SIG的时间差。沿水平轴出现的垂直绘制的时间差的波动是很明显的，其中所述水平轴例如表征关于这些信号的所接收到的数据帧的数量或时间变化过程。例如这意味着：表征各个发送方1的个别特征C可能完全受到非消失的（nichtverschwindend）波动的影响，所述波动可能损害基于统计模型MOD的评估的精度。这些缺点在示例性实施方式中例如可以被至少临时减少。

图9示出了用于适配信号SIG的特征的平均值的不同方案的示例性比较。在水平时间轴上绘制的曲线K1表征信号SIG，曲线K2表征例如未加权的第一平均值M-C-RD，曲线K3表征例如加权的第二平均值M-C-RD'，曲线K4表征一个常数。

可以看出，加权的第二平均值M-C-RD'比较好地跟随信号变化过程K1，特别是比未加权的平均值K2更快地跟随信号变化过程K1，由此使得参考数据RD或RD'能够有效地适配于例如变化了的环境条件。

图10示例性地示出了根据不同方案的标准偏差。元素E1表征信号SIG本身（参见例如根据图9的曲线K1）的标准偏差，。元素E2表征基于（未加权的）第一平均值M-C-RD（参见例如根据图9的曲线K2）确定的标准偏差。元素E3表征基于（加权的）第二平均值M-C-RD'（参见例如根据图9的曲线K3）确定的标准偏差。可以看出，标准偏差E3保持相对较小且恒定，这在进一步的示例性实施方式中表明所述方法或设备200的良好适配性，并且因此例如即使在诸如温度波动的外部条件变化的情况下也能够可靠地标识发送方1或能够很好地识别攻击。