IC基板 - 自動車レーダと混雑した無線スペクトル：潜在的都市電子戦場

自動車レーダーの人気の高まりに伴い、都市環境の混雑した無線周波数スペクトルは「電子戦場」になるだろうレーダーは意図されていない意図的な干渉で複合攻撃に直面するでしょう、そして、デザイナーは電子戦（EW）のような妨害妨害技術を実行しなければなりません。自動車レーダーは、通常、否定または偽りの干渉の対象となります。妨害妨害は、犠牲者車両のレーダーをブラインド化します。この手法は、信号対雑音比を減少させ、結果として目標検出の確率を減少させる。一方、欺瞞的な干渉は、犠牲者の車をレーダーのように見えさせる。被害者の車両のレーダーは、被害者の車両の行動が深刻な影響を受けるので、実際の目標を追跡する能力を失う。これらの干渉は、自動車レーダーの間の相互干渉、または単純な連続波（CW）信号を犠牲者車両レーダーと意図的な攻撃に直接与える安価なハードウェアの使用に起因する。

現在の干渉回避技術は、今日の状況に対処するのに十分であるかもしれないが、レーダーセンサーの増殖に伴い、自動車は、柔軟なタイプの緩和技術、または干渉回避方法と組み合わせてそのような技術を使用する必要がある。柔軟な技術は、時間周波数領域信号処理または複雑なレーダー波形を含む。

ジャミング FMCWレーダー
レーダ波形は干渉のあるセンサの性能を判定するための重要なシステムパラメータの一つである. FMCW波形を主に使用した77 GHz周波数帯における今日の自動車レーダ. イン FMCWレーダー, CW信号は、無線周波数帯域の周波数で線形掃引またはチャープする. 図1は、FMCWチャープシーケンス（CS）波形を示す。エコー信号の周波数差（FB、ビート周波数）は、目標Rまでの距離Rに比例する。 これは以下の関係によって決まります。

その中でfsweepは周波数の変化であり，tchirpは周波数掃引の時間である。

高密度無線周波数環境で, 干渉は FMCWレーダー センサは周波数帯域の同じ部分で動作している. 対向車の干渉の典型的な例を図2 Aに示す.

FMCWの拒否妨害（B）と欺瞞妨害（C）レーダー 運転シナリオで

拒否干渉

受信機帯域幅に落ちているどんなFMCWタイプ強い妨害信号も犠牲者レーダーの雑音フロアを増やします。このような排除干渉は、小さなSNRに起因して小さなターゲット（すなわち、小さなレーダー断面（RCS））が消失する可能性がある。拒否干渉も故意に行うことができます, だけでは、強力なCW信号を撮影する FMCWレーダー 被害者車両.

欺瞞的干渉

妨害信号スキャンが同期しているが、犠牲者レーダーとともに遅れているならば、その影響は固定距離で偽りの偽の目標を生じることになっています（図2 C）。

この技術は、電子戦妨害者において非常に一般的である. 同様の対向車レーダは意図しないジャマーになる. しかし, 犠牲者レーダーと妨害レーダーの間の時間アラインメントの確率は非常に小さいでしょう. 犠牲者レーダーの最大の範囲遅延より小さいジャマー遅れオフセットは本当の目標のように見えるかもしれません. 例えば, 200 mの最大距離は、走査アライメント誤差が1未満であることを必要とする.3マイクロ秒. しかし, 対向車のプラットフォーム上の機器のような複雑な電子戦をインストールすることによって, そのような欺瞞攻撃は故意に行われる.

より一般的に、欺瞞妨害は犠牲者レーダー信号の再送に基づいているが、その遅延と周波数は系統的に変化する。これは支離滅裂（この場合のジャマーはトランスポンダと呼ばれます）またはコヒーレント（この場合のジャマーはリピータと呼ばれます）とすることができます。中継器は、ジャマーが目標犠牲者レーダ信号を検出するときに、トランスポンダが所定の信号を送信する間、1つ以上の妨害信号を受信し、変更し、再送信する。

リピータに基づく複雑な攻撃は、通常、デジタル無線周波数メモリ（DRFM）を必要とする。DRFMは、調整された距離遅延とドップラーゲート抗力攻撃を実行することができます。したがって，被害者レーダを欺くためには，偽ターゲット範囲とドップラー特性を維持する。

干渉緩和技術

基本的な干渉干渉軽減技術は主に干渉を避ける方法に依存する。目標は宇宙の可能性を減らすことです, 時間・周波数重複, 例えば、

スペース：狭い電子走査ビームの使用は干渉のリスクを減らすことができます。長距離車クルーズ制御（acc）レーダの代表的な視野は±±8°である。それにもかかわらず、強い干渉信号は依然としてアンテナ側ローブを介して効果的な干渉を引き起こす可能性がある。

時間：周期的干渉を避けるためにfmcwチャープ傾斜パラメータをランダムに生成した。

スペクトラム：ランダムにFMCWチャープスタートを生成し、重複と干渉の確率を減らすために周波数を停止します。

ランダム化の基本的な方法は、他のレーダーとの偶然の同期を避けますが、密なRF環境でとても役に立ちません。ますます多くのレーダセンサは干渉を緩和するためにより複雑で柔軟な技術を必要とする。

検出と修理

干渉を避ける別の方法は、受信波形を修復するために信号処理アルゴリズムを使用することである。時間周波数領域技術は否定型妨害攻撃に効果的に対処できる. In the oncoming car scene (Figure 2), ジャマーは非常に短い時間のためにすべての周波数ビンをスキャンする. この高速時変信号は、従来のFFTドメインにおいて上昇したノイズフロアとして現れる. 時間周波数領域信号処理技術は信号を他の領域に転送する. FFTドメインに比べて, このドメインの干渉をフィルタアウトするのは簡単です.

時変信号に対して，短時間fourier変換（stft）は，通常のfftより多くの情報を提供することができる。STFTベースの技術を使用して、狭帯域干渉（図3参照）を排除することができる。STFTは基本的に信号を通してウィンドウを移動し、ウィンドウ間隔のFFTを得る。信号は周波数領域でフィルタリングされ、干渉成分を除去し、その後時間領域に戻る。図4は、無線周波数チャープシーケンスをオーバーラップする典型的なFMCW干渉状況、およびSTFTドメインにおける結果として生じるビート信号を示す。IFドメインは、レーダー（青）と干渉（オレンジ）信号を混合の最終的な結果である右側に表示されます。水平線は目標を示し、V字垂直線は干渉信号の有無を示す。同一または逆方向の干渉FMCW、またはCWと同様の遅いチャープでさえ、IF信号に同様の効果を有する。すべてのこれらの干渉状況では、速い移動するV形IF信号は規則的なFFTドメインでノイズフロアを増加させるでしょう。

振幅ベースのマスキングはSTFTドメイン内の干渉信号を除去するために用いることができる. もちろん, 犠牲者レーダのフロントエンドと量子化部分は、より強い干渉信号とより小さな期待される目標信号を同時に線形に処理するのに十分なダイナミックレンジを有しているということである. 強い干渉信号を示す, そして、図5 Bは、処理されたSTFT. 強い干渉の場合, 図5 Aに示すように, 複数の実ターゲットは見えません. 図5 Bでは, V字状の干渉信号は除去されるタイムドメインに戻るとき, 低SNRターゲットは現在識別可能です.

排除型干渉状況について, 強い干渉を扱うためにSTFTベースの干渉緩和技術を使用することができる. 欺瞞妨害攻撃のために, STFT単独では、返り値がtrueか偽かを確認できません.

暗号無線周波数

中継器妨害攻撃の影響を低減するための基本的な対策は，低確率インターセプト（lpi）レーダ波形を用いることである。LPIレーダーの目的は、検出を避けるために広い周波数スペクトルにわたって放射されたエネルギーを拡散することである, 通常擬似ランダムスキャニングを使用する, 変調または周波数ホッピング系列. FMCWはLPI波形である. 位相符号化または暗号化が周波数チャープに導入されるならば, DRFMは自動車レーダー信号を遮断する確率をさらに減らすことができる. 各レーダーセンサーのユニークな暗号化された無線周波数特性は、返された信号の真正性を検証することができる.

同じレーダー（異なる車にインストールされる）のうちの2つは、周波数オフセットとそれらの間の遅れを持ちます。犠牲者レーダーで偽の目標をつくること. Tジャミングレーダーと犠牲者レーダーは、時間（同じチャープ斜面とより短いオフセット）で整列します。 この場合は, 位相符号化 FMCWレーダー 高いジャミング機能を提供できる. 直交符号の使用も MIMOレーダー 操作可能, これにより、複数波形の同時送信をサポートする.