Localization in high-level Autonomous Driving (AD) systems is highly security critical. While the popular Multi-Sensor Fusion (MSF) based design can be more robust against single-source sensor spoofing attacks, it is found recently that state-of-the-art MSF algorithms is vulnerable to GPS spoofing alone due to practical factors, which can cause various road hazards such as driving off road or onto the wrong way. In this work, we perform the first systematic exploration of the novel usage of lane detection (LD) to defend against such attacks. We first systematically analyze the potentials of such a domain-specific defense opportunity, and then design a novel LD-based defense approach, $LD^3$, that aims at not only detecting such attacks effectively in the real time, but also safely stopping the victim in the ego lane upon detection considering the absence of onboard human drivers. We evaluate $LD^3$ on real-world sensor traces and find that it can achieve effective and timely detection against existing attack with 100% true positive rates and 0% false positive rates. Results also show that $LD^3$ is robust to diverse environmental conditions and is effective at steering the AD vehicle to safely stop within the current traffic lane. We implement $LD^3$ on two open-source high-level AD systems, Baidu Apollo and Autoware, and validate its defense capability in both simulation and the physical world in end-to-end driving. We further conduct adaptive attack evaluations and find that $LD^3$ is effective at bounding the deviations from reaching the attack goals in stealthy attacks and is robust to latest LD-side attack.


翻译:高级自动驾驶(AD)系统中的定位具有极高的安全性关键。尽管基于多传感器融合(MSF)的主流设计能更有效地抵御单一源传感器欺骗攻击,但最新研究发现,由于实际因素,最先进的MSF算法仅通过GPS欺骗就存在脆弱性,这可能导致车辆驶离道路或逆向行驶等各种道路危险。本文首次系统性探索了利用车道检测(LD)防御此类攻击的新方法。我们首先系统分析了这种领域特定防御机会的潜力,随后设计了一种新颖的基于LD的防御方法$LD^3$,其目标不仅在于实时有效检测此类攻击,还在于考虑无人驾驶乘员缺失的情况下,在检测到攻击时安全地将受害车辆停在本车道内。我们在真实传感器轨迹数据上评估了$LD^3$,结果显示其能针对现有攻击实现有效且及时的检测,真阳性率达到100%,假阳性率为0%。结果还表明,$LD^3$对不同环境条件具有鲁棒性,并能有效引导自动驾驶车辆在当前行车道内安全停车。我们在两个开源高级自动驾驶系统——百度Apollo和Autoware上实现了$LD^3$,并在仿真环境和物理世界的端到端驾驶中验证了其防御能力。我们进一步进行了自适应攻击评估,发现$LD^3$能有效限制隐蔽攻击中偏离攻击目标的偏差,并对最新的LD侧攻击具有鲁棒性。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月15日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员