Substrat IC - Radar otomatik dan spektrum radio penuh: medan perang elektronik bandar berpotensi

Dengan meningkat popularitas radar kenderaan, spektrum frekuensi radio yang penuh di persekitaran bandar akan menjadi "medan perang elektronik." Radar akan menghadapi serangan bersama dengan gangguan tidak sengaja atau sengaja, dan desainer mesti melaksanakan teknik anti-jamming seperti dalam perang elektronik (EW). Radar motor biasanya ditolak atau mengganggu penipuan. Denial jamming membutakan radar kenderaan mangsa. Teknik ini akan mengurangi nisbah isyarat-kepada-bunyi, yang menyebabkan mengurangi kemungkinan pengesan sasaran. Di sisi lain, gangguan penipuan akan membuat mangsa radar mempercayai bahawa ada sasaran palsu. Radar kenderaan mangsa kehilangan kemampuan untuk mengesan sasaran sebenar, jadi perilaku kenderaan mangsa terkena kesan serius. Pergangguan ini mungkin berasal dari gangguan antara radar kereta, atau penggunaan perkakasan murah untuk hanya mengarahkan isyarat gelombang berterusan kuat (CW) kepada radar kenderaan mangsa dan serangan sengaja.

Walaupun teknologi penghalang gangguan semasa mungkin mencukupi untuk menangani situasi hari ini, dengan penjelasan sensor radar, kereta perlu menggunakan jenis fleksibel teknologi penghalang, atau teknologi seperti ini bergabung dengan kaedah penghalang gangguan. Teknik mudah termasuk pemprosesan isyarat domain frekuensi masa atau bentuk gelombang radar kompleks.

The radar waveform is one of the key system parameters for judging the performance of the sensor in the presence of interference. Radar mobil hari ini dalam band frekuensi 77 GHz menggunakan bentuk gelombang FMCW. Dalam radar FMCW, isyarat CW secara linear membersihkan atau chirps pada frekuensi band frekuensi radio. Figure 1 menunjukkan bentuk gelombang sirp FMCW (CS). Perbezaan frekuensi (fB, frekuensi pukulan) bagi isyarat eko adalah proporsional dengan jarak R kepada sasaran, yang boleh ditentukan oleh hubungan berikut:

Di antara mereka, fsweep adalah perubahan frekuensi, dan Tchirp adalah masa penyelidikan frekuensi.

Dalam persekitaran frekuensi radio yang padat, gangguan berlaku apabila sensor radar FMCW berfungsi di bahagian yang sama dari band frekuensi. Contoh tipikal gangguan kereta yang datang dipaparkan dalam Gambar 2a.Penghalang ditolak (b) dan penghalang penipu (c) radar FMCW dalam skenario memandu (a)Penghalang ditolak Semuanya isyarat penghalang kuat jenis FMCW yang jatuh ke lebar b and penerima akan meningkatkan lantai bunyi radar mangsa. Pergangguan penolakan seperti ini boleh menyebabkan sasaran kecil (iaitu, seksyen salib radar kecil (RCS)) hilang kerana SNR yang lemah. Pergangguan menolak juga boleh dilakukan secara sengaja, hanya dengan menembak isyarat CW kuat pada radar FMCW kenderaan mangsa.

Jika imbasan isyarat mengganggu disegerakkan tetapi terlambat bersama dengan radar mangsa, maka kesannya akan menghasilkan sasaran palsu menipu pada jarak tertentu (Figure 2c). Teknik ini sangat biasa dalam penghalang perang elektronik. Radar kereta yang sama akan menjadi penghalang tak sengaja. Namun, kemungkinan penyesuaian masa antara radar mangsa dan radar jamming akan sangat kecil. Ofset lambat jammer yang kurang daripada lambat julat maksimum radar mangsa mungkin kelihatan seperti sasaran sebenar. Contohnya, jarak maksimum 200m memerlukan ralat penyesuaian imbas kurang dari 1.3 mikrosaat. Namun, dengan memasang peralatan elektronik kompleks seperti perang pada platform kereta yang tiba, serangan penipuan seperti ini boleh dilakukan secara sengaja.

Lebih umum, penghalangan penipuan berdasarkan penghantaran semula isyarat radar mangsa, tetapi lambat dan frekuensinya secara sistematik berubah. Ini boleh tidak konsisten (jammer dalam kes ini dipanggil transponder) atau konsisten (jammer dalam kes ini dipanggil pengulang). Penulang menerima, mengubah dan menghantar semula satu atau lebih isyarat jamming, sementara transponder menghantar isyarat yang ditentukan sebelumnya apabila jammer mengesan isyarat radar mangsa sasaran.

Serangan kompleks berdasarkan pengulang biasanya memerlukan memori frekuensi radio digital (DRFM). DRFM boleh melambatkan julat koordinat dan serangan seret gerbang Doppler. Oleh itu, ia akan menyimpan julat sasaran palsu dan ciri-ciri Doppler untuk menipu radar mangsa.

Teknologi pengurangan gangguan Bahasa teknik pengurangan gangguan radar terutamanya bergantung pada kaedah untuk mengelakkan gangguan. Tujuan adalah untuk mengurangi kemungkinan ruang, masa dan frekuensi meliputi, misalnya:

* Ruang: Penggunaan sinar imbas elektronik yang lebih sempit boleh mengurangi risiko gangguan. Medan pandangan biasa bagi radar kawalan perjalanan kereta jarak panjang (ACC) adalah ±8 darjah. Namun, isyarat yang mengganggu kuat masih boleh menyebabkan gangguan efektif melalui lob sisi antena.

* Masa: parameter cerun chirp FMCW dijana secara rawak untuk menghindari gangguan periodik.

* Spektrum: Menjana secara rawak cip FMCW mula dan hentikan frekuensi untuk mengurangi kemungkinan meliputi dan gangguan.

Kaedah asas rawak akan menghindari penyegerakan secara tidak sengaja dengan radar lain, tetapi mungkin tidak berguna dalam persekitaran RF yang padat. Semakin banyak sensor radar memerlukan teknologi yang lebih kompleks dan fleksibel untuk mengurangi gangguan.

Mengesan dan memperbaiki Cara lain untuk mengelakkan gangguan adalah menggunakan algoritma pemprosesan isyarat untuk memperbaiki bentuk gelombang yang diterima. Teknologi domain frekuensi-masa boleh berurusan dengan efektif dengan serangan jamming jenis penolakan. Dalam adegan kereta yang datang (Figure 2), jammer mengimbas semua tong frekuensi untuk masa yang sangat singkat. isyarat yang berbeza masa pantas ini muncul sebagai lantai bunyi yang meningkat dalam domain FFT konvensional. Teknologi pemprosesan isyarat frekuensi masa memindahkan isyarat ke domain lain. Berbanding dengan domain FFT, lebih mudah untuk menapis gangguan dalam domain ini.

Untuk isyarat-beragam masa, transformasi Fourier-masa pendek (STFT) boleh menyediakan maklumat lebih daripada FFT biasa. Teknologi berasaskan STFT boleh digunakan untuk menghapuskan gangguan jangkauan sempit (lihat Figur 3). STFT pada dasarnya bergerak tetingkap melalui isyarat dan mendapatkan FFT selang tetingkap. Isyarat ditapis dalam domain frekuensi untuk membuang komponen gangguan, dan kemudian diubah kembali ke domain masa. Gambar 4 menunjukkan situasi gangguan FMCW tipis dengan jujukan chirp frekuensi radio yang meliputi, dan isyarat pemukulan IF yang berasal dalam domain STFT. Domain IF dipaparkan di sebelah kanan, yang merupakan hasil akhir campuran isyarat radar (biru) dan gangguan (oren). Garis mengufuk menunjukkan sasaran, dan garis menegak bentuk V menunjukkan kehadiran isyarat gangguan. Interferensi FMCW dalam arah yang sama atau bertentangan, atau chirp perlahan yang sama dengan CW, mempunyai kesan yang sama pada isyarat IF. Dalam semua situasi gangguan ini, isyarat IF berbentuk V bergerak cepat akan meningkatkan lantai bunyi dalam domain FFT biasa.

Penutupan berasaskan-amplitude boleh digunakan untuk penapis keluar isyarat mengganggu dalam domain STFT. Sudah tentu, premisa adalah bahawa bahagian depan dan kuantisasi radar mangsa mempunyai julat dinamik yang cukup untuk secara bersamaan memproses isyarat gangguan yang lebih kuat dan isyarat sasaran yang lebih kecil dijangka. Figure 5a menunjukkan isyarat gangguan kuat, dan Figure 5b menunjukkan STFT yang diproses. Dalam kes gangguan kuat, seperti yang dipaparkan dalam Figur 5a, sasaran sebenar berbilang tidak kelihatan. Dalam Figur 5b, isyarat gangguan bentuk V dibuang; bila dipindahkan kembali ke domain masa, sasaran SNR rendah kini boleh dikenali. Dalam situasi gangguan jenis tolak, teknologi gangguan berdasarkan STFT boleh digunakan untuk menangani gangguan kuat. Untuk serangan penipuan, STFT sahaja tidak dapat mengesahkan sama ada isyarat kembalinya benar atau salah.

Frekuensi radio tersulitThe basic countermeasure to reduce the impact of repeater deceptive jamming attacks is to use low probability intercept (LPI) radar waveforms. Tujuan radar LPI adalah untuk menyebarkan tenaga radiasi di atas spektrum frekuensi lebar untuk mengelakkan pengesan, biasanya menggunakan pengimbasan kuasi-rawak, modulasi atau urutan lompat frekuensi. FMCW adalah bentuk gelombang LPI. Jika pengekodan fasa atau penyulitan diperkenalkan ke dalam sirip frekuensi, ia boleh mengurangkan kemungkinan DRFM untuk mencegah isyarat radar kereta. Karakteristik frekuensi radio tersulit unik setiap sensor radar boleh sahkan kebenaran isyarat yang dikembalikan.

Dua radar yang sama (dipasang pada kereta yang berbeza) mempunyai ofset frekuensi dan lambat diantaranya, mencipta sasaran palsu dalam radar mangsa. Radar jamming dan radar mangsa disesuaikan dalam masa (cerun sirip yang sama dan ofset pendek). Dalam kes ini, radar FMCW yang dikod fasa boleh menyediakan kemampuan anti-jamming tinggi. Penggunaan kod ortogonal juga membuat operasi radar MIMO boleh dilakukan, dengan itu menyokong penghantaran bersamaan bentuk gelombang berbilang.