DE112016007343B4

DE112016007343B4 - Radarvorrichtung und Steuersystem

Info

Publication number: DE112016007343B4
Application number: DE112016007343.7T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Sugawara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-11-17
Filing date: 2016-11-17
Publication date: 2020-04-09
Anticipated expiration: 2036-11-18
Also published as: CN109937369A; DE112016007343T5; JP6490320B2; JPWO2018092232A1; CN109937369B; US20200049797A1; WO2018092232A1

Abstract

Radarvorrichtung (1-1), die eine frequenzmodulierte kontinuierliche Welle verwendet, wobei die Radarvorrichtung (1-1) umfasst:eine Zufallszahlenerzeugungseinheit (113), um eine Zufallszahlenfolge von einem oder mehreren Bits zu erzeugen;eine Lokales-Signal-Erzeugungseinheit (111), um ein lokales Signal gemäß einem Bitwert von jedem Bit der Zufallszahlenfolge zu erzeugen;eine Übertragungseinheit (20), um ein Übertragungssignal durch Frequenzmodulation einer Trägerwelle mit dem lokalen Signal zu erzeugen und das Übertragungssignal zu übertragen;einen Mischer (50), um das Übertragungssignal von der Übertragungseinheit zu erhalten, das Übertragungssignal mit einem von einer Empfangsantenne empfangenen Empfangssignal zu kombinieren und ein Mischer(50)-Ausgangssignal auszugeben;einen Steuerfilter (200), um das Mischer(50)-Ausgangssignal als Eingang zu akzeptieren und es dem Mischer(50)-Ausgangssignal zu ermöglichen, gemäß einem Steuersignal den Steuerfilter (200) zu durchlaufen;eine Filtersteuereinheit (115), um die Zufallszahlenfolge von der Zufallszahlenerzeugungseinheit (113) zu erhalten, unter Verwendung der Zufallszahlenfolge eine Durchgangsbedingung von mindestens einem aus einer Durchgangszeitperiode und einem Durchgangsfrequenzband des Steuerfilters (200) zu bestimmen und ein Signal auszugeben, das die Durchgangsbedingungen als das Steuersignal an den Steuerfilter (200) anzeigt; undeine Angriffsbestimmungseinheit (114), um die Zufallszahlenfolge von der Zufallszahlenerzeugungseinheit (113) zu erhalten und zu bestimmen, ob ein Angriff vorliegt, auf Grundlage der Zufallszahlenfolge und eines Ausgangssignals, das vom Steuerfilter (200) gemäß dem Steuersignal ausgegeben wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Radarvorrichtung, die eine frequenzmodulierte kontinuierliche Welle verwendet.
Hintergrund zum Stand der Technik
Ein Radar ist eine Vorrichtung, die eine relative Entfernung oder eine relative Geschwindigkeit zwischen dem Radar und einem Objekt misst, indem das Objekt mit einer Radiowelle bestrahlt wird und eine empfangene Welle gemessen wird, die reflektiert und zurückgegeben wurde. Ein frequenzmoduliertes kontinuierliches Wellensystem (FMCW) ist eines der Radarsysteme und weist ausgezeichnete Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessmöglichkeiten bei gleichzeitig niedrigen Kosten auf.
Im Radar kann Täuschung zu einer Bedrohung werden. Die Täuschung, auf die hier Bezug genommen wird, steht für einen Angriff, der einen falschen Messwert liefert, indem eine Radiowelle, die vorgibt, eine reflektierte Welle zu sein, von einer externen Quelle in das Radar eingeführt wird. Nicht-Patentliteratur 1 legt eine Technik und Maßnahmen für/gegen Täuschungen gegen ein Radar offen.
In den letzten Jahren hat sich die Aufmerksamkeit auf Täuschungsangriffe auf ein FMCW-Radar konzentriert und die Ergebnisse wissenschaftlicher Untersuchungen über die Möglichkeit der Täuschung wurden veröffentlicht. Nicht-Patentliteratur 2 legt die Tatsache offen, dass die Täuschung einer Entfernung und einer Geschwindigkeit in einem Millimeterwellenradar des FMCW-Systems möglich ist, zusammen mit experimentellen Ergebnissen.
Das FMCW-Radar kann für den automatischen Betrieb von Automobilen usw. verwendet werden. In diesem Fall ist der Schaden, der durch Täuschung verursacht werden kann, enorm.
US 6 028 548 A beschreibt ein Kfz-Radar mit einer sich wiederholenden zufällige äquivalenten LFM-Frequenzsequenz, um die Störfestigkeit gegenüber anderen Kfz-Radaren zu verbessern. Jede Frequenz in der Sequenz hat eine ausreichende Dauer, um den Erfassungsbereich des Radars zu durchlaufen. Die Doppler-Verschiebung in dem empfangenen Signal wird geschätzt, indem eine Spektralanalyse an ähnlichen Frequenzkomponenten des empfangenen Signals durchgeführt wird, und wird dann aus dem gesamten empfangenen Signal entfernt. Das empfangene Signal wird dann umgeordnet, um ein äquivalentes LFM-Empfangssignal zu bilden, und wird mit einem ähnlich umgeordneten Bild des gesendeten Signals verglichen, um die Entfernung zum Ziel zu schätzen. Die Randomisierungssequenz, die anfängliche Startfrequenz oder die anfängliche Startzeit der sich wiederholenden Sequenz werden variiert, um die Auswirkungen einer Störung durch andere Radare zu minimieren, und diese Variation kann richtungsabhängig sein.
US 2001/0024170 A1 offenbart ein Radarsystem, das ein zufälliges Rauschsignal sendet. Das Sendesignal ist als elektromagnetisches Signal ausgeführt und auf ein Objekt oder Ziel gerichtet. Das Objekt oder Ziel reflektiert mindestens einen Teil des elektromagnetischen Signals, das an das Radarsystem zurückgesendet wird. Ein Bild des elektromagnetischen Zufallsrauschsignals wird im Speicher gespeichert und mit dem zurückgesendeten modulierten Signal verglichen. Basierend auf dem Korrelationswert wird eine Bestimmung in Bezug auf das Objekt oder Ziel vorgenommen. In einer bestimmten Implementierung wird das Radarsystem in einer Zielerfassungsvorrichtung (TDD) verwendet, um die Entfernung von dem Ziel oder Objekt zu der Vorrichtung und die Relativgeschwindigkeit des Ziels oder Objekts und der Vorrichtung zu bestimmen.
Zitatliste
Nicht-Patentliteratur

Nicht-Patentliteratur 1: Von David Adamy, übersetzt von Haruko Kawahigashi, et al., „A First Course in Electronic Warfare“, Tokyo Denki University Press, ISBN978-4501329402.
Nicht-Patentliteratur 2: RUCHIR CHAUHAN, „A Platform for False Data Injection in Frequency Modulated Continuous Wave Radar“, DigitalCommons, Utah State University, http://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi ?article=4983&context=et d

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In einem Radar des FMCW-Systems ist ein Angriff (Täuschung), der einen gemessenen Entfernungswert durch die Bereitstellung einer Funkwelle vortäuscht, die vorgibt, eine reflektierte Welle von einer externen Quelle zu sein, eine Bedrohung.
Es ist ein Problem des Radars des FMCW-Systems, Maßnahmen gegen Täuschung zu ergreifen. Da viele der herkömmlichen Täuschungsmaßnahmen auf Impulsradare ausgerichtet sind, können die Maßnahmen nicht direkt auf das FMCW-Schema angewendet werden. Darüber hinaus geht, selbst wenn die herkömmlichen Maßnahmen auf FMCW angewendet werden können, ein Vorteil von FMCW, die niedrigen Kosten, verloren.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Radar des FMCW-Systems mit Maßnahmen gegen Täuschungsangriffe zur Verfügung zu stellen.
Lösung des Problems
Eine Radarvorrichtung, die eine frequenzmodulierte kontinuierliche Welle verwendet, wobei die Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes umfasst:

eine Zufallszahlenerzeugungseinheit, um eine Zufallszahlenfolge von einem oder mehreren Bits zu erzeugen;
eine Lokales-Signal-Erzeugungseinheit, um ein lokales Signal gemäß einem Bitwert von jedem Bit der Zufallszahlenfolge zu erzeugen;
eine Übertragungseinheit, um ein Übertragungssignal durch Frequenzmodulation einer Trägerwelle mit dem lokalen Signal zu erzeugen und das Übertragungssignal zu übertragen;
einen Mischer, um das Übertragungssignal von der Übertragungseinheit zu erhalten, das Übertragungssignal mit einem von einer Empfangsantenne empfangenen Empfangssignal zu kombinieren und ein Mischerausgangssignal auszugeben;
einen Steuerfilter, um das Mischerausgangssignal als Eingang zu akzeptieren und es dem Mischerausgangssignal zu ermöglichen, gemäß einem Steuersignal den Steuerfilter zu durchlaufen;
eine Filtersteuereinheit, um die Zufallszahlenfolge aus der Zufallszahlenerzeugungseinheit zu erhalten, unter Verwendung der Zufallszahlenfolge eine Durchgangsbedingung von mindestens einem aus einer Durchgangszeitperiode und einem Durchgangsfrequenzband des Steuerfilters zu bestimmen und
ein Signal auszugeben, das die Durchgangsbedingungen als Steuersignal an den Steuerfilter anzeigt; und
eine Angriffsbestimmungseinheit, um die Zufallszahlenfolge aus der Zufallszahlenerzeugungseinheit zu erhalten und zu bestimmen, ob ein Angriff vorliegt, auf Grundlage der Zufallszahlenfolge und eines Ausgangssignals, das vom Steuerfilter gemäß dem Steuersignal ausgegeben wird.

Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Durch die vorliegende Erfindung kann einem Radar des FMCW-Systems eine einfache Konfiguration zur Verfügung gestellt werden, die erfasst, ob es einen Täuschungsangriff gibt. Durch die vorliegende Erfindung kann eine Verbesserung der Zuverlässigkeit der Messergebnisse durch das Radar und eine Verbesserung der Sicherheit eines Systems, das das Radar verwendet, erreicht werden.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm einer ersten Ausführungsform und ein Konfigurationsdiagramm eines Radars 1 eines Vergleichsbeispiels.
2 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Zeitdiagramm des Radars 1.
3 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Konfigurationsdiagramm eines Radars 1-1.
4 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Konfigurationsdiagramm eines Computers 101.
5 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Sequenzdiagramm, das den Betrieb des Radars 1-1 veranschaulicht.
6 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Angriffsbestimmungseinheit 114 veranschaulicht.
7 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Angriffsbestimmungseinheit 114 veranschaulicht.
8 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 veranschaulicht.
9 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Angriffsbestimmungseinheit 114 in Bezug auf 8 veranschaulicht.
10 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein weiteres Zeitdiagramm, das den Betrieb der Angriffsbestimmungseinheit 114 in Bezug auf 8 veranschaulicht.
11 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 veranschaulicht.
12 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Angriffsbestimmungseinheit 114 in Bezug auf 11 veranschaulicht.
13 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein weiteres Zeitdiagramm, das den Betrieb der Angriffsbestimmungseinheit 114 in Bezug auf 11 veranschaulicht.
14 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 veranschaulicht.
15 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Angriffsbestimmungseinheit 114 in Bezug auf 14 veranschaulicht.
16 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein weiteres Zeitdiagramm, das den Betrieb der Angriffsbestimmungseinheit 114 in Bezug auf 14 veranschaulicht.
17 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 veranschaulicht.
18 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Angriffsbestimmungseinheit 114 in Bezug auf 17 veranschaulicht.
19 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein weiteres Zeitdiagramm, das den Betrieb der Angriffsbestimmungseinheit 114 in Bezug auf 17 veranschaulicht.
20 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Konfigurationsdiagramm eines Radars 1-2.
21 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Diagramm, das den Betrieb des Radars 1-2 veranschaulicht.
22 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Diagramm, das eine exemplarische Konfiguration eines Zeit-Frequenz-Filters 210 veranschaulicht.
23 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Diagramm, das eine exemplarische Konfiguration eines Erfassers 220 veranschaulicht.
24 ist ein Diagramm der ersten Ausführungsform und ein Diagramm, das eine Verarbeitungsschaltung 99 veranschaulicht.
25 ist ein Diagramm einer zweiten Ausführungsform und ein Konfigurationsdiagramm eines Steuersystems 700.
26 ist ein Diagramm der zweiten Ausführungsform und ein Konfigurationsdiagramm eines Computers 600.
27 ist ein Diagramm der zweiten Ausführungsform und ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Computers 600 veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Zu beachten ist, dass in den Zeichnungen die gleichen oder entsprechende Abschnitte durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. In der Beschreibung der Ausführungsformen wird die Beschreibung der gleichen oder entsprechenden Abschnitte, soweit angemessen, ausgelassen oder vereinfacht.
In einer ersten Ausführungsform erscheinen als Begriffe eine 1-Bit-Zufallszahl, die eine Zufallszahl von einem Bit ist, und eine Zufallszahlenfolge.

(1) Zufallszahlen sind Daten, die aus einem oder mehreren Bits bestehen und sind Zufallszahlen im allgemeinen Sinne.
(2) Eine 1-Bit-Zufallszahl ist eine Zufallszahl von einem Bit.
(3) Eine Zufallszahlenfolge ist eine Abfolge, die durch die Anordnung einer oder mehrerer 1-Bit-Zufallszahlen erzeugt wird. Das heißt, die Zufallszahlenfolge sind Zufallszahlen im allgemeinen Sinne. Darüber hinaus, wenn die Zufallszahlenfolge nur aus einer einzigen 1-Bit-Zufallszahl besteht, ist die Zufallszahlenfolge die 1-Bit-Zufallszahl selbst.

Erste Ausführungsform
*** Konfiguration eines Vergleichsbeispiels ***
Die vorliegende erste Ausführungsform bezieht sich auf eine Radarvorrichtung 1-1, die FMCW verwendet. Um die Eigenschaften der Radarvorrichtung 1-1 zu verdeutlichen, wird zunächst eine Radarvorrichtung 1 als Vergleichsbeispiel der Radarvorrichtung 1-1 beschrieben.
1 ist ein Konfigurationsdiagramm der Radarvorrichtung 1. Die Radarvorrichtung 1 ist auch eine Radarvorrichtung, die FMCW verwendet. Die Radarvorrichtung 1-1 und die Radarvorrichtung 1 werden im Folgenden als Radar 1-1 und Radar 1 bezeichnet. Anhand des Radars 1 von 1 wird der Betrieb eines FMCW-Systems beschrieben. Das Radar 1 umfasst Komponenten wie einen Computer 10, einen Signalerzeuger 20, eine Übertragungsantenne 30, eine Empfangsantenne 40, einen Mischer 50 und einen Tiefpassfilter 60. Darüber hinaus werden Signale zwischen den Komponenten als lokales Signal SG01, Übertragungssignal SG02, Empfangssignal SG03, Mischerausgangssignal SG04 und Schwebungssignal SG05 beschrieben.
2 ist ein Diagramm, das schematisch ein Übertragungssignal SG02, ein Empfangssignal SG03 und ein Schwebungssignal SG05 im Radar 1 von 1 veranschaulicht. Eine horizontale Achse jedes Diagramms ist die Zeit und eine vertikale Achse die Frequenz. 2 veranschaulicht zeitliche Veränderungen in der Frequenz jedes Signals. Ein Diagramm mit der Zeit auf der horizontalen Achse und der Frequenz auf der vertikalen Achse, wie die in 2 dargestellten, wird im Folgenden als Zeit-Frequenz-Diagramm bezeichnet. Im FMCW-System sind zeitliche Änderungen in der Frequenz wichtig und somit ist bekannt, dass ein Signal durch ein Zeit-Frequenz-Diagramm dargestellt wird.
*** Betrieb des Radars 1 des Vergleichsbeispiels ***
Wie in 2 dargestellt, ändert sich die Frequenz des Übertragungssignals SG02 wie eine Dreieckswelle. Das Übertragungssignal SG02 ist ein Signal, das durch Frequenzmodulation einer Trägerwelle mit einem lokalen Signal SG01 im Signalerzeuger 20 erhalten wird. Das Übertragungssignal SG02 wird der Übertragungsantenne 30 und dem Mischer 50 zugeteilt. Das Übertragungssignal SG02 wird von der Übertragungsantenne 30 in den Weltraum abgestrahlt. Das Übertragungssignal SG02 wird von einem Objekt 71 reflektiert und das reflektierte Signal wird von der Empfangsantenne 40 erfasst. Das von der Empfangsantenne 40 erfasste Signal ist ein Empfangssignal SG03. Das Empfangssignal SG03 weist eine Signalwellenform auf, die zeitlich vom Übertragungssignal SG02 verzögert wird.
Das Empfangssignal SG03 wird mit dem Übertragungssignal SG02 im Mischer 50 gemischt. Der Mischer 50 gibt ein Mischerausgangssignal SG04 aus. Der Tiefpassfilter 60 extrahiert niederfrequente Komponenten aus dem Mischerausgangssignal SG04 und erhält dadurch ein Schwebungssignal SG05. Das Schwebungssignal SG05 hat einen Wert, der sich auf eine Differenz in der Frequenz zwischen dem Übertragungssignal SG02 und dem Empfangssignal SG03 zu einem bestimmten Zeitpunkt bezieht. Somit kann durch den Computer 10, der die Signalverarbeitung für das Schwebungssignal SG05 durchführt, eine relative Entfernung oder eine relative Geschwindigkeit zwischen dem Radar 1 und dem Objekt 71 oder beiden berechnet werden.
*** Konfiguration der ersten Ausführungsform ***
3 veranschaulicht eine Konfiguration des Radars 1-1 der ersten Ausführungsform. In 3 entfällt das in 1 veranschaulichte Objekt 71. Das Radar 1-1 umfasst einen Computer 101, einen Signalerzeuger 20, eine Übertragungsantenne 30, eine Empfangsantenne 40, einen Mischer 50, einen Tiefpassfilter 60 und einen Steuerfilter 200. Der Steuerfilter 200 umfasst einen Zeit-Frequenz-Filter 210 und einen Erfasser 220. Für eine Hardwarekonfiguration ist das Radar 1-1 so eingerichtet, dass der Steuerfilter 200 dem Radar 1 hinzugefügt wird.
Im Radar 1-1 werden Signale zwischen den Komponenten als lokales Signal SG1, Übertragungssignal SG2, Empfangssignal SG3, Mischerausgangssignal SG4, Schwebungssignal SG5, Filterausgangssignal SG6, Filtersteuersignal SG7 und Erfassungssignal SG8 beschrieben. Das lokale Signal SG1 ist ein Signal, das von einer Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 erzeugt wird, um eine Trägerwelle zu modulieren. Obwohl die Details des lokalen Signals SG1 später in der Beschreibung der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 beschrieben werden, wird das lokale Signal SG1 aus einem periodischen Signal SG0 und einer Zufallszahlenfolge erzeugt. Der Computer 101 gibt das lokale Signal SG1 an den Signalerzeuger 20 aus.
4 veranschaulicht eine Konfiguration des Computers 101. Der Computer 101 umfasst als Hardware einen Prozessor 110, einen Speicher 120, eine Analogsignal-Schnittstelle 130 und eine Digitalsignal-Schnittstelle 140. Darüber hinaus umfasst der Computer 101 als funktionale Konfiguration die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111, eine Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112, eine Zufallszahlenerzeugungseinheit 113, eine Angriffsbestimmungseinheit 114 und eine Filtersteuereinheit 115. Die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111, die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112, die Zufallszahlenerzeugungseinheit 113, die Angriffsbestimmungseinheit 114 und die Filtersteuereinheit 115 werden durch Software implementiert, im Speziellen wie folgt. Im Speicher 120 ist ein Programm gespeichert, das die Funktionen der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111, der Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112, der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113, der Angriffsbestimmungseinheit 114 und der Filtersteuereinheit 115 implementiert. Durch den Prozessor 110, der das Programm aus dem Speicher 120 liest und ausführt, werden die Funktionen der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111, der Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112, der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113, der Angriffsbestimmungseinheit 114 und der Filtersteuereinheit 115 implementiert.
Die Analogsignal-Schnittstelle 130 und die Digitalsignal-Schnittstelle 140 werden verwendet, um den Computers 101 mit externer Hardware zu verbinden, d.h. dem Signalerzeuger 20, dem Tiefpassfilter 60, dem Zeit-Frequenz-Filter 210 und dem Erfasser 220. In einem in 3 veranschaulichten Beispiel sind der Signalerzeuger 20 und der Tiefpassfilter 60 analoge Einrichtungen und der Zeit-Frequenz-Filter 210 und der Erfasser 220 sind digitale Einrichtungen.
*** Betriebsbeschreibung ***
Die Funktion jeder Komponente ist wie folgt. Die Zufallszahlenerzeugungseinheit 113 erzeugt eine Zufallszahlenfolge. Die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 erzeugt ein lokales Signal SG1 entsprechend dem Bitwert jedes Bits der von der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113 erzeugten Zufallszahlenfolge. Die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 berechnet eine relative Entfernung und eine relative Geschwindigkeit zwischen dem Radar 1-1 und dem Objekt 71 unter Verwendung eines Schwebungssignals SG5. Die Angriffsbestimmungseinheit 114 bestimmt auf Grundlage eines Erfassungssignal SG8, ob ein Täuschungsangriff vorliegt. Die Filtersteuereinheit 115 stellt den Zeit-Frequenz-Filter 210 über ein Filtersteuersignal SG7 ein.
5 ist ein Sequenzdiagramm, das den Betrieb des Radars 1-1 beschreibt. Mit Bezug auf 5 wird der Betrieb des Radars 1-1 beschrieben. Zunächst erzeugt die Zufallszahlenerzeugungseinheit 113 eine Zufallszahlenfolge von einem oder mehreren Bits. Bei Schritt S01 erzeugt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 ein lokales Signal unter Verwendung der von der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113 erzeugten Zufallszahlenfolge. Die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 erzeugt das lokale Signal SG1 entsprechend dem Bitwert jedes Bits der von der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113 erzeugten Zufallszahlenfolge. Insbesondere weist die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 eine Teilperiode zu, die mindestens eine Teilzeitperiode einer Periode eines periodischen Signals mit Periodizität ist, mit einem Bit der Zufallszahlenfolge und erzeugt gemäß dem Bitwert eines Bits ein lokales Signal aus den Wellenformen der Teilperioden, denen ein Bit zugewiesen ist. Die Details dazu werden in einem konkreten Beispiel der 8 bis 10 beschrieben. Die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 überträgt das lokale Signal SG1 über die Analogsignal-Schnittstelle 130 an den Signalerzeuger 20.
Bei Schritt S02 erzeugt der Signalerzeuger 20, der eine Übertragungseinheit 901 ist, ein Übertragungssignal SG2 durch Frequenzmodulation einer Trägerwelle mit dem lokalen Signal SG1 und das Übertragungssignal SG2 wird von der Übertragungsantenne 30 übertragen.
Bei Schritt S03 erzeugt die Filtersteuereinheit 115 parallel zu Schritt S01 bis S02 ein Filtersteuersignal SG7 gemäß der Zufallszahlenfolge, die zum Erzeugen des lokalen Signals SG1 und eines vorgegebenen Verfahrens verwendet wird. Das vorgegebene Verfahren wird im Speicher 120 gespeichert. Das heißt, die Filtersteuereinheit 115 erhält die Zufallszahlenfolge, mit der das lokale Signal SG1 aus der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113 erzeugt wird, und bestimmt unter Verwendung der Zufallszahlenfolge eine Durchgangsbedingung von mindestens einer Durchgangszeitperiode und einem Durchgangsfrequenzband des Steuerfilters 200. Die Filtersteuereinheit 115 gibt ein Signal, das die Durchgangsbedingungen anzeigt, als Filtersteuersignal SG7 an den Steuerfilter 200 aus. Das Filtersteuersignal SG7 wird von der Filtersteuereinheit 115 über die Digitalsignal-Schnittstelle 140 an den Zeit-Frequenz-Filter 210 übertragen.
Bei Schritt S04 stellt der Zeit-Frequenz-Filter 210 unter Verwendung des Filtersteuersignals SG7 eine Zeitperiode oder ein Frequenzband ein, während der/in dem ein Mischerausgangssignal SG4 durchgelassen wird, oder beides.
Bei Schritt S05 wird das Übertragungssignal SG2 auf die Übertragungsantenne 30 und den Mischer 50 übertragen. Das Übertragungssignal SG2 wird von der Übertragungsantenne 30 in den Weltraum abgestrahlt. Die Empfangsantenne 40 erfasst wie beim Radar 1 ein Empfangssignal SG3.
Bei Schritt S06 wird das Empfangssignal SG3 mit dem Übertragungssignal SG2 im Mischer 50 gemischt. Der Mischer 50 gibt ein Mischerausgangssignal SG4 aus. Der Mischer 50 erhält das Übertragungssignal SG2 vom Signalerzeuger 20, kombiniert das Übertragungssignal SG2 mit dem von der Empfangsantenne 40 empfangenen Empfangssignal SG3 und gibt ein Mischerausgangssignal SG4 aus.
Wie in 3 dargestellt, wird das Mischerausgangssignal SG4 auf den Tiefpassfilter 60 und den Zeit-Frequenz-Filter 210 verteilt. Zu beachten ist, dass in 5 der Tiefpassfilter 60 weggelassen wird. Der Tiefpassfilter 60 extrahiert niederfrequente Komponenten aus dem Mischerausgangssignal SG4 und erhält dadurch ein Schwebungssignal SG5. Die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 analysiert das Schwebungssignal SG5 und berechnet dadurch eine relative Entfernung oder eine relative Geschwindigkeit zwischen dem Radar 1-1 und dem Objekt oder beiden.
Bei Schritt S07 wird im Radar 1-1 das Mischerausgangssignal SG4 parallel in den Steuerfilter 200 eingegeben, und das Mischerausgangssignal SG4 wird gemäß dem Filtersteuersignal SG7, das ein Steuersignal ist, durchgelassen. Der Zeit-Frequenz-Filter 210 extrahiert ein Filterausgangssignal SG6 aus dem Mischerausgangssignal SG4. Der Erfasser 220 erfasst aus dem Filterausgangssignal SG6, ob es ein Signal gibt, das den Zeit-Frequenz-Filter 210 durchlaufen hat, oder die Größe des Signals. Bei Schritt S08 überträgt der Erfasser 220 ein Erfassungssignal SG8, das ein Ergebnis der Erfassung ist, das anzeigt, ob ein Filterausgangssignal SG6 oder die Erfassungsmenge vorhanden ist, über die Digitalsignal-Schnittstelle 140 an die Angriffsbestimmungseinheit 114. Bei Schritt S09 bestimmt die Angriffsbestimmungseinheit 114, ob es einen Täuschungsangriff gibt, auf Grundlage der Zufallszahlenfolge, dem Erfassungssignal SG8 und einem vorbestimmten Verfahren. Der Täuschungsangriff wird im Folgenden als Angriff bezeichnet.
Als solches erhält die Angriffsbestimmungseinheit 114 die Zufallszahlenfolge von der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113 und bestimmt, ob ein Angriff vorliegt, auf Grundlage der Zufallszahlenfolge, des Erfassungssignals SG8, das ein Ausgangssignal ist, das durch den Steuerfilter 200 gemäß dem Filtersteuersignal SG7 ausgegeben wird, und eines vorbestimmten Verfahrens.
6 ist ein Flussdiagramm, um durch die Angriffsbestimmungseinheit 114 zu bestimmen, ob ein Angriff vorliegt. Zunächst wird bei Schritt S11 die bedingte Verzweigung durch den Wert einer 1-Bit-Zufallszahl durchgeführt. Darüber hinaus wird bei den Schritten S12 und S13 eine bedingte Verzweigung gemäß dem Wert eines Erfassungssignals SG8 durchgeführt. Infolgedessen erreicht die Verarbeitung gemäß dem Wert der 1-Bit-Zufallszahl und dem Wert des Erfassungssignals SG8 einen der Schritte S14, S15, S16 und S17. Bei den Schritten S14 bis S17 bestimmt die Angriffsbestimmungseinheit 114, ob ein Angriff vorliegt. Die Bestimmung wird als Bestimmung A, Bestimmung B, Bestimmung C und Bestimmung D bezeichnet.
Ob der Bestimmung A, der Bestimmung B, der Bestimmung C und der Bestimmung D „ein Angriff wurde erfasst“ und „ein Angriff wurde nicht erfasst“ zugewiesen werden soll, wird in einem Programm als vorgegebenes Verfahren gemäß einem lokalen Signal SG1, das unter Verwendung einer Zufallszahlenfolge erzeugt wird, und den Eigenschaften des Zeit-Frequenz-Filters 210 eingestellt.
7 ist ein Diagramm, das die Zuweisung bei Schritt S14 bis S17 beschreibt. 7 ist ein Zeit-Frequenz-Diagramm und veranschaulicht ein Mischerausgangssignal SG4 für eine 1-Bit-Zufallszahl von 0, ein Filterausgangssignal SG6 für eine 1-Bit-Zufallszahl von 0, ein Mischerausgangssignal SG4 für eine 1-Bit-Zufallszahl von 1 und ein Filterausgangssignal SG6 für eine 1-Bit-Zufallszahl von 1.
In 7 zeigen Regionen an zwei Stellen, die jeweils durch ein Rechteck abcd gekennzeichnet sind, eine Zeitspanne und ein Frequenzband an, während der/in dem der Zeit-Frequenz-Filter 210 ein Signal durchlässt. In einem Beispiel von 7 erscheint eine Differenz nach dem Wert einer 1-Bit-Zufallszahl in den Regionen, die durch die Rechtecke abcd des Mischerausgangssignals SG4 (1-Bit-Zufallszahl = 0) und des Mischerausgangssignals SG4 (1-Bit-Zufallszahl = 1) angezeigt werden. Dadurch ändert sich in Abhängigkeit vom Wert der 1-Bit-Zufallszahl, ob der Durchgang eines Signals im Filterausgangssignal SG6 erscheint. Wenn nämlich in 7 eine 1-Bit-Zufallszahl = 0 ist, ist das Filterausgangssignal SG6 ohne erfasstes Signal normal, und wenn eine 1-Bit-Zufallszahl = 1 ist, ist das Filterausgangssignal SG6 mit einem erfassten Signal normal. Im Fall „wenn eine 1-Bit-Zufallszahl = 0 ist, gibt es ein erfasstes Signal“ oder „wenn eine 1-Bit-Zufallszahl = 1 ist, gibt es kein erfasstes Signal“, ist das eine anormale Situation und die Angriffsbestimmungseinheit 114 bestimmt, dass ein Angriff vorliegt. Wenn 7 auf das Flussdiagramm von 6 angewendet wird, ist die Bestimmung A bei Schritt S14 „es gibt einen Angriff“, die Bestimmung B bei Schritt S15 „es gibt keinen Angriff“, die Bestimmung C bei Schritt S16 ist „es gibt keinen Angriff“, und die Bestimmung D bei Schritt S17 ist „es gibt einen Angriff“. Ein solcher Inhalt ist in dem Programm als das vorbestimmte Verfahren vorgegeben.
*** Vorteilhafte Effekte der ersten Ausführungsform ***
Das Radar 1-1 der ersten Ausführungsform erzeugt ein lokales Signal SG1 auf Grundlage einer Zufallszahlenfolge und erzeugt ein Übertragungssignal SG2 unter Verwendung des lokalen Signals SG1. Danach wird eine Signalkomponente, die von einer Zufallszahl stammt und in einem Empfangssignal SG3 enthalten ist, das reflektiert und zurückgegeben wurde, unter Verwendung des Zeit-Frequenz-Filters 210 extrahiert und ein Angriff aus dem extrahierten Signal erfasst. Hierdurch kann zwischen einem von einem Angreifer ausgesendeten Täuschungssignal ohne Zufallszahlenfolge und einem Empfangssignal SG3, das von einem vom Radar 1-1 ausgesendeten Übertragungssignal SG2 stammt, unterschieden werden. Daher gibt es den vorteilhaften Effekt, dass das Radar 1-1 nicht nur eine Entfernung und eine Geschwindigkeit messen, sondern auch einen Angriff erfassen kann. Außerdem kann aufgrund der Tatsache, dass die Extraktion einer Zufallszahlenkomponente aus einem Empfangssignal SG3 nur durch den Zeit-Frequenz-Filter 210 und den Erfasser 220 durchgeführt wird, das Radar 1-1, nur durch Hinzufügen einer sehr geringen Menge an Hardware zu einem allgemeinen FMCW-Radar, implementiert werden. Es hat also den vorteilhaften Effekt, dass Maßnahmen gegen Angriffe bei gleichzeitiger Kostendämpfung ergriffen werden können. Darüber hinaus ist es möglich, einen Benutzer über die Anwesenheit eines Angreifers zu informieren oder gefälschte Messdaten selektiv zu verwerfen.
Beispiele für einige Erzeugungsschemata für ein lokales Signal SG1 werden im Folgenden beschrieben.
*** Erstes Erzeugungsschema ***
In einem ersten Erzeugungsschema für ein lokales Signal SG1 wird eine Dreieckswelle als periodisches Signal SG0 erzeugt, und ob eine Dreieckswelle für eine Periode erzeugt werden soll, wird entsprechend dem Bitwert jeder 1-Bit-Zufallszahl einer Zufallszahlenfolge geändert, wodurch ein lokales Signal SG1 erzeugt wird.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren des ersten Erzeugungsschemas für ein lokales Signal SG1 durch die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 veranschaulicht. Im ersten Erzeugungsschema werden zwei Werte, 0 und 1, als 1-Bit-Zufallszahlen verwendet. Zunächst erhält die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 bei Schritt S21 eine 1-Bit-Zufallszahl, die ein Bit aus einer Zufallszahlenfolge ist, die von der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113 erhalten wird. So erhält beispielsweise die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 nacheinander eine 1-Bit-Zufallszahl vom höchstwertigen Bit zum niederwertigsten Bit in der Zufallszahlenfolge. Dasselbe gilt auch für jedes der unten dargestellten Erzeugungsschemata. Wenn der Bitwert der erhaltenen 1-Bit-Zufallszahl 1 ist (JA bei Schritt S22), gibt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 eine Periode einer Dreieckswelle aus (Schritt S23). Wenn der Bitwert der 1-Bit-Zufallszahl 0 ist (NEIN bei Schritt S22), gibt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 keine Dreieckswelle für eine Periode als lokales Signal SG1 aus (Schritt S24).
In 9 veranschaulichen die zwei oberen Diagramme ein periodisches Signal SG0 und ein lokales Signal SG1. Die vertikalen Achsen des periodischen Signals SG0 und des lokalen Signals SG1 sind die Spannung und die horizontalen Achsen sind die Zeit. Die vier unteren Diagramme sind alle Zeit-Frequenz-Diagramme.
Die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 ordnet einer Teilperiode, die mindestens eine Teilzeitperiode einer Periode des Periodensignals SG0 mit Periodizität ist, eine 1-Bit-Zufallszahl einer Zufallszahlenfolge zu und erzeugt gemäß dem Bitwert einer 1-Bit-Zufallszahl ein lokales Signal aus den Wellenformen der Teilperioden, denen eine 1-Bit-Zufallszahl zugeordnet ist. Das periodische Signal SG0 ist ein Signal, auf dessen Grundlage das lokale Signal SG1 erzeugt wird.
Die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 erzeugt das in der zweiten Reihe von 9 dargestellte lokale Signal SG1. Bei einem periodischen Signal SG0 kann die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 jedoch ein periodisches Signal SG0 erzeugen oder auch nicht. Im Falle der Erzeugung eines periodischen Signals SG0 erzeugt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 ein periodisches Signal SG0 und erzeugt danach aus dem periodischen Signal SG0 ein lokales Signal SG1, gemäß jedem Bitwert einer 1-Bit-Zufallszahl einer Zufallszahlenfolge. Im Falle der Erzeugung eines lokalen Signals SG1 ohne Erzeugung eines periodischen Signals SG0, beispielsweise, hält die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 ein periodisches Signal SG0 als Funktionsausdruck und kann aus dem Funktionsausdruck des periodischen Signals SG0 und einer Zufallszahlenfolge ein lokales Signal SG1 erzeugen. In den nachfolgend beschriebenen ersten bis vierten Erzeugungsschemata wird ein Fall beschrieben, in dem die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 ein periodisches Signal SG0 erzeugt. Zu beachten ist, dass, wie vor der Beschreibung der ersten Ausführungsform beschrieben, eine Zufallszahlenfolge aus einem oder mehreren Bits bestehen kann.
Die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 erzeugt eine Dreieckswelle als periodisches Signal SG0 und ordnet eine Teilperiode, die mindestens eine Teilzeitperiode einer Periode der Dreieckswelle ist, einer 1-Bit-Zufallszahl einer Zufallszahlenfolge zu. Der Teilperiode kann eine Periode sein. In 9 wird eine 1-Bit-Zufallszahl einer Periode einer Einheitsdreieckswelle zugeordnet, deren eine Periode von einer Basis (Zeit t1) ausgeht, durch einen Knoten (Zeit t2) verläuft und bei einer nächsten Basis (Zeit t3) endet. In 9 ist die Teilperiode eine Periode einer Einheitsdreieckswelle. Die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 ordnet jede Teilperiode jeder 1-Bit-Zufallszahl der Zufallszahlenfolge zu. In 9 ordnet die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 Teilperioden von Zeit t1 bis Zeit t3, von Zeit t3 bis Zeit t4, von Zeit t4 bis Zeit t5 und von Zeit t5 bis Zeit t6 1-Bit-Zufallszahlen zu, wobei 1, 0, 1 und 0 die Zufallszahlenfolge bilden.
Im Falle des ersten Erzeugungsschemas stoppt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 die Ausgabe einer Einheitsdreieckswelle entsprechend dem Bitwert einer 1-Bit-Zufallszahl. Wenn bei der Erzeugung des lokalen Signals SG1 von 9 eine 1-Bit-Zufallszahl der Zufallszahlenfolge 1 ist, erzeugt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 eine Dreieckswelle einer Periode als lokales Signal SG1 und wenn eine 1-Bit-Zufallszahl der Zufallszahlenfolge 0 ist, erzeugt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 keine Dreieckswelle einer Periode.
Die vier unteren Diagramme von 9 sind ein Übertragungssignal SG2, ein Empfangssignal SG3, ein Mischerausgangssignal SG4 und ein Filterausgangssignal SG6. 9 veranschaulicht einen Fall ohne Angriff.
Das Übertragungssignal SG2 hat eine Form, die dem lokalen Signal SG1 entspricht. In Sektionen des Übertragungssignals SG2, in denen eine 1-Bit-Zufallszahl 1 ist, entspricht ein zu erhaltendes Schwebungssignal SG5 einem Schwebungssignal des Radars 1 des Vergleichsbeispiels. Durch adäquates Ausschneiden von Abschnitten des Schwebungssignals SG5, das dem Übertragungssignal SG2 entspricht, und Durchführen einer Signalverarbeitung an den Abschnitten, wie mit dem Radar 1 des Vergleichsbeispiels, kann somit eine Entfernung und eine Geschwindigkeit erfasst werden. Der Zeit-Frequenz-Filter 210 ist nur in einem Teil eines Abschnitts mit einer 1-Bit-Zufallszahl von 0, der durch ein Rechteck 211 in 9 angezeigt wird, „Durchgang“. Im Mischerausgangssignal SG4 ist für einen Fall, bei dem kein Angriff stattfindet, in den Sektionen der Rechtecke 211 kein Signal enthalten und somit gibt es folglich zu keiner Zeit ein Filterausgangssignal SG6.
10 veranschaulicht jedes Signal für den Fall eines Angriffs. Da ein Angreifer eine Zufallszahlenfolge nicht vorhersagen kann, wird in 10 ein Täuschungssignal, das unter normalen Umständen nicht auftreten kann, in Abschnitten ausgegeben, in denen eine 1-Bit-Zufallszahl einer Zufallszahlenfolge 0 ist. Das ist ein vom Angreifer angenommenes Übertragungssignal SG2. Das Übertragungssignal SG2 erscheint in einem Mischerausgangssignal SG4 durch ein Empfangssignal SG3. Infolgedessen erscheint das Mischerausgangssignal SG4 in den durch die Rechtecke 211 gekennzeichneten Sektionen, in denen der Zeit-Frequenz-Filter 210 „Durchgang“ ist. Genauer wird in den Sektionen mit einer 1-Bit-Zufallszahl von 0 das Erfassen eines Filterausgangssignals SG6 durch den Erfasser 220 „erfasst“. Somit kann die Angriffsbestimmungseinheit 114 durch das Vorhandensein des Filterausgangssignals SG6 in den Abschnitten mit einer 1-Bit-Zufallszahl von 0 bestimmen, dass ein Angriff vorliegt.
*** Zweites Erzeugungsschema ***
Mit Bezug auf die 11, 12 und 13 wird ein zweites Erzeugungsschema für ein lokales Signal SG1 beschrieben. Im zweiten Erzeugungsschema wird eine Sägezahnwelle als periodisches Signal SG0 erzeugt, und die Höhen und Tiefen der Sägezahnwelle werden nach einer Zufallszahlenfolge verändert, durch die ein lokales Signal SG1 erzeugt wird. Andere Punkte sind die gleichen wie die des ersten Erzeugungsschemas.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen eines lokalen Signals SG1 in der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 veranschaulicht. Bei Schritt S31 erhält die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 eine 1-Bit-Zufallszahl aus einer Zufallszahlenfolge. Wenn die 1-Bit-Zufallszahl 1 ist (JA bei Schritt S32), gibt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 eine ansteigende Sägezahnwelle für eine Periode (Schritt S33) aus. Wenn die 1-Bit-Zufallszahl 0 ist (NEIN bei Schritt S32), gibt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 eine fallende Sägezahnwelle für eine Periode (Schritt S34) aus.
In 12 veranschaulichen zwei oben stehende Diagramme ein periodisches Signal SG0 und ein lokales Signal SG1. Die vertikalen Achsen des periodischen Signals SG0 und des lokalen Signals SG1 sind die Spannung und die horizontalen Achsen sind die Zeit. Die vier unteren Diagramme sind alle Zeit-Frequenz-Diagramme. Im zweiten Erzeugungsschema ist eine Sägezahnwelle das periodische Signal SG0.
Die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 erzeugt eine Sägezahnwelle als das periodische Signal SG0 und ordnet jeder 1-Bit-Zufallszahl einer Zufallszahlenfolge eine Teilperiode zu. Im zweiten Erzeugungsschema reicht die Teilperiode von Zeit t1 bis Zeit t2 im periodischen Signal SG0 von 12. Das heißt, eine Periode der Sägezahnwelle ist eine Teilperiode. In 12 ordnet die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 1-Bit-Zufallszahlen der Zufallszahlenfolge einer Teilperiode von Zeit t1 bis Zeit t2, einer Teilperiode von Zeit t2 bis Zeit t3, einer Teilperiode von Zeit t3 bis Zeit t4, einer Teilperiode von Zeit t4 bis Zeit t5, einer Teilperiode von Zeit t5 bis Zeit t6 und einer Teilperiode von Zeit t6 bis Zeit t7 zu. Wenn der Bitwert einer 1-Bit-Zufallszahl 0 ist, erzeugt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 als lokales Signal SG1 eine Sägezahnwelle in abnehmender Form, die mit Verlauf der Zeit abnimmt, auf Grundlage der Form einer Anstiegszeitperiode der Sägezahnwelle (eine Periode der Sägezahnwelle). Die Sägezahnwelle in abnehmender Form und die Form der Anstiegszeitperiode sind symmetrisch zur vertikalen Achse. Wenn der Bitwert einer 1-Bit-Zufallszahl 1 ist, erzeugt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 auf Grundlage der Form einer Anstiegszeitperiode der Sägezahnwelle (eine Periode der Sägezahnwelle) ein lokales Signal SG1 in Form der Anstiegszeitperiode der Sägezahnwelle wie sie ist.
Die vier unteren von 12 sind ein Übertragungssignal SG2, ein Empfangssignal SG3, ein Mischerausgangssignal SG4 und ein Filterausgangssignal SG6. 12 veranschaulicht einen Fall ohne Angriff. Das Übertragungssignal SG2 entspricht teilweise einem Übertragungssignal des Radars 1. Somit kann durch das adäquate Ausschneiden entsprechender Abschnitte eines Schwebungssignals SG5 und die Durchführung einer Signalverarbeitung an den Abschnitten, wie beim Radar 1, eine Entfernung und eine Geschwindigkeit erfasst werden. Der Zeit-Frequenz-Filter 210 ist nur in einem Abschnitt „Durchgang“, in dem sich eine 1-Bit-Zufallszahl von 0 auf 1 oder von 1 auf 0 ändert und durch ein Rechteck 212 in 12 gekennzeichnet. Im Mischerausgangssignal SG4 ist für den Fall, dass kein Angriff stattfindet, in den Sektionen der Rechtecke 212 kein Signal enthalten und somit gibt es zu keiner Zeit ein Filterausgangssignal SG6.
13 veranschaulicht jedes Signal für den Fall eines Angriffs. Da ein Angreifer eine Zufallszahlenfolge nicht vorhersagen kann, wird ein Täuschungssignal ausgegeben, bei dem die Höhen und Tiefen einer Sägezahnwelle umgekehrt werden und das unter normalen Umständen nicht auftreten kann. Das ist ein vom Angreifer angenommenes Übertragungssignal SG2. Das Übertragungssignal SG2 erscheint in einem Mischerausgangssignal SG4 durch ein Empfangssignal SG3. Folglich ist das Mischerausgangssignal SG4 in Sektionen gültig, die durch die Rechtecke 212 gekennzeichnet sind und in denen der Zeit-Frequenz-Filter 210 „Durchgang“ ist. Genauer wird in einer Sektion, in der eine 1-Bit-Zufallszahl von 0 auf 1 oder von 1 auf 0 übergeht, ein Filterausgangssignal SG6 vom Erfasser 220 beobachtet. Somit kann die Angriffsbestimmungseinheit 114 durch das Vorhandensein des Filterausgangssignals SG6 in der Sektion bestimmen, dass ein Angriff vorliegt.
Zu beachten ist, dass sich im zweiten Erzeugungsschema durch zwei Bits, die aufeinanderfolgende 1-Bit-Zufallszahlen sind, ändert, ob der Zeitfrequenzfilter 210 „Durchgang“ oder „Sperre“ ist. Daher muss die Bedingung bei Schritt S11, die eine bedingte Verzweigung von 6 in der Erfassung ist, eine solche Bedingung sein, dass „ob der Wert einer 1-Bit-Zufallszahl vom Wert einer 1-Bit-Zufallszahl unmittelbar vorher abweicht“.
*** Drittes Erzeugungsschema ***
Mit Bezug auf die 14, 15 und 16 wird ein drittes Erzeugungsschema für ein lokales Signal SG1 beschrieben. Im dritten Erzeugungsschema wird eine Dreieckswelle als periodisches Signal SG0 erzeugt. Im dritten Erzeugungsschema wird die obere oder untere Hälfte der Dreieckswelle als lokales Signal SG1 erzeugt, entsprechend dem Wert einer 1-Bit-Zufallszahl einer Zufallszahlenfolge. Andere Punkte sind die gleichen wie beim ersten Erzeugungsschema. 14 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen eines lokalen Signals SG1 in der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 veranschaulicht. Im dritten Erzeugungschema werden zwei Werte, 0 und 1, als 1-Bit-Zufallszahlen verwendet. Zunächst erhält die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 bei Schritt S41 eine 1-Bit-Zufallszahl. Wenn die 1-Bit-Zufallszahl 1 ist (JA bei Schritt S42), gibt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 eine obere halbe Periode einer Dreieckswelle aus (Schritt S43). Wenn die 1-Bit-Zufallszahl 0 ist (NEIN bei Schritt S42), gibt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 eine untere halbe Periode einer Dreieckswelle aus (Schritt S44).
In 15 veranschaulichen zwei oben stehende Diagramme ein periodisches Signal SG0 und ein lokales Signal SG1. Die vertikalen Achsen des periodischen Signals SG0 und des lokalen Signals SG1 sind die Spannung und die horizontalen Achsen sind die Zeit. Die vier unteren Diagramme sind alle Zeit-Frequenz-Diagramme.
Im dritten Erzeugungsschema ist für eine Periode einer Dreieckswelle, in 15 eine Zeitperiode von Zeit t1 bis Zeit t3 eine Periode. Das periodische Signal SG0 ist eine Dreieckswelle. In der Dreieckswelle beinhaltet eine Periode eine aufwärts gerichtete Dreieckswelle mit einer Aufwärtsprojektion, die bei einem Medianwert V0 in der Mitte zwischen maximaler und minimaler Amplitude (Zeit t1) beginnt, einen Scheitelpunkt durchläuft (Zeit t1a) und zum Medianwert V0 (Zeit t2) zurückkehrt; und eine abwärts gerichtete Dreieckswelle mit einer Abwärtsprojektion, der die aufwärts gerichtete Dreieckswelle folgt und beim Medianwert V0 (Zeit t2) beginnt, durch eine Basis (Zeit t2a) geht und zum Medianwert V0 (Zeit t3) zurückkehrt. Eine Teilperiode ist jede halbe Periode einer Periode. Eine Zeitperiode von Zeit t1 bis Zeit t2, eine Zeitperiode von Zeit t2 bis Zeit t3 usw. sind Teilperioden. In 15 ordnet die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 jeder 1-Bit-Zufallszahl einer Zufallszahlenfolge jede Teilperiode des periodischen Signals SG0 zu. Wenn der Bitwert einer 1-Bit-Zufallszahl 0 ist, erzeugt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 eine Abwärtsdreieckswelle als lokales Signal SG1, und wenn der Bitwert einer 1-Bit-Zufallszahl 1 ist, erzeugt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 eine Aufwärtsdreieckswelle als lokales Signal SG1. Zu beachten ist, dass eine Aufwärtsdreieckswelle nach oben erzeugt werden kann, wenn der Bitwert 0 ist, und eine Abwärtsdreieckswelle, wenn der Bitwert 1 ist.
Die vier unteren Diagramme von 15 sind ein Übertragungssignal SG2, ein Empfangssignal SG3, ein Mischerausgangssignal SG4 und ein Filterausgangssignal SG6. 15 veranschaulicht einen Fall ohne Angriff. Das Übertragungssignal SG2 entspricht teilweise einem Übertragungssignal des Radars 1. Durch adäquates Ausschneiden von Abschnitten eines Schwebungssignals SG5, das dem Übertragungssignal SG2 entspricht, und Durchführen einer Signalverarbeitung an den Abschnitten, wie beim Radar 1, kann somit eine Entfernung und eine Geschwindigkeit erfasst werden. Der Zeit-Frequenz-Filter 210 ist nur in einem Abschnitt „Durchgang“, in dem eine 1-Bit-Zufallszahl von 0 bis 0 oder von 1 bis 1 fortfährt und der durch ein Rechteck 213 in 15 gekennzeichnet ist. Im Mischerausgangssignal SG4 ist für den Fall, dass kein Angriff vorliegt, in den Sektionen der Rechtecke 213 kein Signal enthalten, so dass kein Filterausgangssignal SG6 vorhanden ist.
16 veranschaulicht jedes Signal für den Fall eines Angriffs. Da ein Angreifer keine 1-Bit-Zufallszahlen vorhersagen kann, wird ein Täuschungssignal ausgegeben, bei dem die obere Hälfte und die untere Hälfte einer Dreieckswelle umgekehrt werden und das unter normalen Umständen nicht auftreten kann. Das ist ein vom Angreifer angenommenes Übertragungssignal SG2. Das Übertragungssignal SG2 erscheint in einem Mischerausgangssignal SG4 durch ein Empfangssignal SG3. Dadurch ist das Mischerausgangssignal SG4 in Abschnitten gültig, die durch die Rechtecke 213 gekennzeichnet sind und in denen der Zeit-Frequenz-Filter 210 „Durchgang“ ist. Es wird nämlich in einer Sektion, in der eine 1-Bit-Zufallszahl von 0 auf 0 oder von 1 auf 1 übergeht, ein Filterausgangssignal SG6 vom Erfasser 220 erfasst. Somit kann die Angriffsbestimmungseinheit 114 durch das Vorhandensein des Filterausgangssignals SG6 in der Sektion bestimmen, dass ein Angriff vorliegt.
Zu beachten ist, dass sich im dritten Erzeugungsschema der Durchgang und die Sperrung des Zeit-Frequenz-Filters 210 durch zwei Bits ändert, die aufeinanderfolgende 1-Bit-Zufallszahlen sind. Daher muss die Bedingung bei Schritt S11, die eine bedingte Verzweigung von 6 in der Erkennung ist, eine solche Bedingung sein, dass „ob der Wert einer 1-Bit-Zufallszahl gleich dem Wert einer 1-Bit-Zufallszahl unmittelbar davor ist“.
*** Viertes Erzeugungsschema ***
Mit Bezug auf die 17, 18 und 19 wird ein viertes Erzeugungsschema beschrieben. Im vierten Erzeugungsschema wird eine Dreieckswelle als periodisches Signal SG0 erzeugt, und der Dreieckswelle werden Impulse gemäß einer Zufallszahlenfolge überlagert, durch die ein lokales Signal SG1 erzeugt wird. Andere Punkte sind die gleichen wie beim ersten Erzeugungsschema. 17 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen eines lokalen Signals SG1 in der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 veranschaulicht. Im vierten Erzeugungsschema werden zwei Werte, 0 und 1, als 1-Bit-Zufallszahlen verwendet. Zunächst erhält die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 bei Schritt S51 eine 1-Bit-Zufallszahl. Wenn die 1-Bit-Zufallszahl 1 ist (JA bei Schritt S52), überlagert die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 einen Impuls auf einer Dreieckswelle (Schritt S53). Wenn die 1-Bit-Zufallszahl 0 ist (NEIN bei Schritt S52), wird eine Dreieckswelle ausgegeben wie sie ist (Schritt S54).
In 18 veranschaulichen die zwei oberen Diagramme ein periodisches Signal SG0 und ein lokales Signal SG1. Die vertikalen Achsen des periodischen Signals SG0 und des lokalen Signals SG1 sind die Spannung und die horizontalen Achsen sind die Zeit. Die vier unteren sind alle Zeit-Frequenz-Diagramme.
Im vierten Erzeugungsschema sind eine Periode und eine Teilperiode einer Dreieckswelle die gleichen wie im ersten Erzeugungsschema. In 18 ordnet die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 jeder 1-Bit-Zufallszahl einer Zufallszahlenfolge jede Teilperiode des periodischen Signals SG0 zu. Wenn der Bitwert einer 1-Bit-Zufallszahl 0 ist, erzeugt die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 eine Einheitsdreieckswelle als lokales Signal SG1, ohne der Einheitsdreieckswelle einen Impuls zu überlagern, und wenn der Bitwert einer 1-Bit-Zufallszahl 1 ist, überlagert die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111 einen Impuls auf einer Einheitsdreieckswelle und erzeugt dadurch die Einheitsdreieckswelle, auf der der Impuls als lokales Signal SG1 überlagert ist.
Die vier unteren Diagramme von 18 sind ein Übertragungssignal SG2, ein Empfangssignal SG3, ein Mischerausgangssignal SG4 und ein Filterausgangssignal SG6. 18 veranschaulicht einen Fall ohne Angriff. Das Übertragungssignal SG2 entspricht teilweise einem Übertragungssignal des Radars 1. Durch adäquates Ausschneiden von Abschnitten eines Schwebungssignals SG5, das dem Übertragungssignal SG2 entspricht, und Durchführen einer Signalverarbeitung an den Abschnitten, wie beim Radar 1, kann somit eine Entfernung und eine Geschwindigkeit erfasst werden. Der Zeit-Frequenz-Filter 210 ist nur in einem Hochfrequenzabschnitt, der in einer Sektion zwischen einer horizontalen Linie 214 und einer horizontalen Linie 215 in 18 vorhanden ist, „Durchgang“. Nur wenn ein Impuls auf einer Dreieckswelle überlagert wird, wird durch ein Filtersteuersignal SG7 eine Grenzfrequenz ausgewählt, bei der das Mischerausgangssignal SG4 den Zeit-Frequenz-Filter 210 durchlaufen kann. Daher wird das Filterausgangssignal SG6 nur in einer Sektion mit einer 1-Bit-Zufallszahl von 1 „erfasst“, in dem eine Impulsüberlagerung stattfindet.
19 veranschaulicht jedes Signal für den Fall eines Angriffs. Da ein Angreifer keine 1-Bit-Zufallszahlen vorhersagen kann, wird eine Dreieckswelle ohne Impulsüberlagerung an Stellen ausgegeben, an denen Impulse überlagert sein sollten. Das ist ein vom Angreifer angenommenes Übertragungssignal SG2. Das Übertragungssignal SG2 erscheint in einem Mischerausgangssignal SG4 durch ein Empfangssignal SG3. Dadurch wird auch in einer Sektion mit einer 1-Bit-Zufallszahl von 1 ein Filterausgangssignal SG6 „nicht erkannt“. Somit kann die Angriffsbestimmungseinheit 114 durch das Fehlen des Filterausgangssignals SG6 in einer Sektion mit einer 1-Bit-Zufallszahl von 1 bestimmen, dass ein Angriff vorliegt.
Zu beachten ist, dass, obwohl eine Dreieckswelle als periodisches Signal SG0 dargestellt wird, das periodische Signal SG0 eine Sägezahnwelle oder jedes andere periodische Signal sein kann.
*** Zwei oder mehr Filtertypen und die Kombination ihrer Ergebnisse ***
Obwohl das in 3 dargestellte Radar 1-1 nur einen Steuerfilter 200 verwendet, der den Zeit-Frequenz-Filter 210 und den Erfasser 220 beinhaltet, kann eine Vielzahl von Steuerfiltern 200 verwendet werden.
20 veranschaulicht eine Konfiguration eines Radars 1-2. Das Radar 1-2 verwendet zwei Steuerfilter, einen ersten Steuerfilter 200-1 und einen zweiten Steuerfilter 200-2. Der erste Steuerfilter 200-1 umfasst einen Zeit-Frequenz-Filter 210-1 und einen Erfasser 220-1, und der zweite Steuerfilter 200-2 umfasst einen Zeit-Frequenz-Filter 210-2 und einen Erfasser 220-2. Der Zeit-Frequenz-Filter 210-1 und der Zeit-Frequenz-Filter 210-2 weisen unterschiedliche Durchgangseigenschaften auf. Durch die ergänzende Verwendung des Zeit-Frequenz-Filters 210-1 und des Zeit-Frequenz-Filters 210-2 mit unterschiedlichen Durchgangseigenschaften, verbessert sich als Folge die Erkennungsleistung von Angriffen. Insbesondere gibt die Filtersteuereinheit 115 ein erstes Steuersignal SG7-1, das ein Filtersteuersignal SG7 ist, das vom ersten Steuerfilter 200-1 verwendet wird, an den ersten Steuerfilter 200-1 aus und gibt ein zweites Steuersignal SG7-2, das ein Filtersteuersignal SG7 ist, das vom zweiten Steuerfilter 200-2 verwendet wird, an den zweiten Steuerfilter 200-2 aus.
*** Nutzungsverfahren mit zwei Filtertypen ***
Ein spezifisches Nutzungsverfahren, das den ersten Steuerfilter 200-1 und den zweiten Steuerfilter 200-2 verwendet, die unterschiedliche Durchgangseigenschaften aufweisen, wird im Folgenden beschrieben. Mit dem ersten Steuerfilter 200-1 und dem zweiten Steuerfilter 200-2 wird der Zeitpunkt des Auftretens eines Empfangssignals gemessen. Dieses Messverfahren wird unter Verwendung von 21 beschrieben.
21 ist ein Zeit-Frequenz-Diagramm. In 21 zeigt das erste Steuersignal SG7-1 eine Durchgangszeitperiode des ersten Steuerfilters 200-1 und das zweite Steuersignal SG7-2 eine Durchgangszeitperiode des zweiten Steuerfilters 200-2 an, die sich von der Durchgangszeitperiode des ersten Steuerfilters 200-1 unterscheidet.
Als Übertragungssignal SG2 wird, wie im Falle von 18, eine Dreieckswelle mit darauf überlagerten Impulsen angenommen. Darüber hinaus wird angenommen, dass ein Impuls, der im Übertragungssignal SG2 zum Zeitpunkt T1 von 21 erscheint, zum Zeitpunkt T2 bei einem Empfangssignal SG3 eintrifft.
In einem Zeit-Frequenz-Diagramm eines Mischerausgangssignals SG4 werden ein Bereich 216 und ein Bereich 217 durch zwei Arten von Schraffuren angezeigt. Der Bereich 216 und der Bereich 217 zeigen die Durchgangseigenschaft des Zeit-Frequenz-Filters 210-1 und des Zeit-Frequenz-Filters 210-2 an. Der Zeit-Frequenz-Filter 210-1 lässt ein Signal im Bereich 216 vor dem Zeitpunkt T2 durchlaufen und blockiert ein Signal nach dem Zeitpunkt T2. Andererseits blockiert der Zeit-Frequenz-Filter 210-2 ein Signal vor dem Zeitpunkt T2 und lässt ein Signal im Bereich 217 nach dem Zeitpunkt T2 durchlaufen.
In 21 werden ein Filterausgangssignal SG6-1 des Zeit-Frequenz-Filters 210-1 und ein Filterausgangssignal SG6-2 des Zeitfrequenzfilters 210-2 durch Zeit-Frequenz-Diagramme dargestellt.
Wenn es keinen Angriff gibt, wird der folgende Betrieb angenommen. Das Filterausgangssignal SG6-1 des Zeit-Frequenz-Filters 210-1 wird „nicht erfasst“. Andererseits wird das Filterausgangssignal SG6-2 des Zeit-Frequenz-Filters 210-2 „erfasst“. Der folgende unerwartete Betrieb ist eine anormale Situation und wird als Angriff bestimmt. Das heißt, das Filterausgangssignal SG6-1 wird „erfasst“ oder das Filterausgangssignal SG6-2 wird „nicht erfasst“.
Durch die Verwendung von zwei ergänzenden Steuerfiltern, wie vorstehend beschrieben, kann nicht nur die Tatsache verifiziert werden, dass ein Impuls, der einem nicht veranschaulichten lokalen Signal SG1 zugeführt wird, an das Mischerausgangssignal SG4 übertragen wurde, sondern auch die Tatsache, dass der Impuls zum angenommenen Zeitpunkt angekommen ist. Durch die Verifizierung der Impulsankunftszeit kann der Widerstand gegen einen schwerwiegenden Angriff, der ein Täuschungssignal während eines engen Zeitabschnitts, wie beispielsweise eines Zeitraums von Zeitpunkt T1 bis Zeitpunkt T2, erzeugt, erreicht werden.
*** Spezielles Beispiel für die Angriffsbestimmung ***
Ein Angreifer kann durch zufälliges Schätzen der Werte von 1-Bit-Zufallszahlen angreifen. Die Erfolgswahrscheinlichkeit bei der Schätzung von 1-Bit-Zufallszahlen ist 1/2. Wenn die gleiche Erfassung n-mal wiederholt wird, sinkt die Erfolgswahrscheinlichkeit bei allen Schätzungen durch den Angreifer auf (1/2) in n-ter Potenz. Unter Verwendung dieser Eigenschaft kann eine Vielzahl von Erfassungen wiederholt werden, und nur wenn ein vorgegebener Genauigkeitsgrad erreicht wird, kann bestimmt werden, dass eine Erfassung vorliegt. Das heißt, die Angriffsbestimmungseinheit 114 kann den Prozess des Bestimmens eines Angriffs von 6 eine Vielzahl von Malen wiederholen und aus den Ergebnissen der Wiederholung erfassen, dass es einen Angriff gibt. Somit bestimmt die Angriffsbestimmungseinheit 114 durch Verwendung der Ergebnisse einer Vielzahl von Bestimmungen, ob ein Angriff vorliegt.
*** Spezielles Beispiel für den Zeit-Frequenz-Filter 210 ***
Der Zeit-Frequenz-Filter 210 kann so eingerichtet werden, dass ein Gate 211a, das nur eine Zeit steuert, zu der ein Signal durchläuft, in Kaskade mit einem Bandpassfilter 212a geschaltet ist, der nur ein Frequenzband steuert.
22 ist ein Diagramm, in dem der Zeit-Frequenz-Filter 210 aus dem Gate 211a und dem Bandpassfilter 212a besteht. Der Zeit-Frequenz-Filter 210 wird durch eine Kaskadenschaltung des Gates 211a und des Bandpassfilters 212a implementiert. Ein Gate-Steuersignal SG71 steuert das Gate 211a, und ein Filtersteuersignal SG72 steuert den Bandpassfilter 212a. Das Gate-Steuersignal SG71 und das Filtersteuersignal SG72 sind ein Filtersteuersignal SG7.
Das Gate 211a öffnet und schließt sich durch das Gate-Steuersignal SG71. Dadurch kann ein Zeitfilter implementiert werden, der nur ein zu einem bestimmten Zeitpunkt ankommendes Mischerausgangssignal SG4 durchlaufen lässt. Der Bandpassfilter 212a lässt nur ein Signal in einem bestimmten Frequenzband durchlaufen. Es kann ein Bandpassfilter 212a verwendet werden, der eine Durchgangsfrequenz durch das Filtersteuersignal SG72 ändern kann. Wie vorstehend beschrieben, kann durch die Kombination des Gates 211a mit dem Bandpassfilter 212a der Zeit-Frequenz-Filter 210 implementiert werden. Als solches umfasst der Zeit-Frequenz-Filter 210 in dem Steuerfilter 200 das Gate 211a, das in der Lage ist, eine Durchgangszeitperiode durch ein elektrisches Signal zu steuern; und den Bandpassfilter 212a, der in der Lage ist, ein Frequenzband durch ein anderes elektrisches Signal als das für das Gate 211a verwendete elektrische Signal zu steuern.
*** Spezielles Beispiel für den Zeit-Frequenz-Filter ***
In dem Computer 101 kann die Filtersteuereinheit 115 ein Filtersteuersignal SG7 unter Verwendung von Messinformationen erzeugen, die mindestens eine von einer Entfernung und einer Geschwindigkeit umfassen, die von der Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 berechnet wird, genauer wie folgt. Die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112, die eine Recheneinheit 902 ist, berechnet Messinformationen, die mindestens eine der Entfernung zum Objekt 71 und der Geschwindigkeit des Messziels beinhalten, auf Grundlage eines Mischerausgangssignal SG4. Die Filtersteuereinheit 115 bestimmt ein Filtersteuersignal SG7, das unter Verwendung der von der Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 berechneten Messinformationen als Durchgangsbedingungen dient.
*** Spezielles Beispiel für den Erfasser ***
23 veranschaulicht eine exemplarische Konfiguration des Erfassers 220. Wie in 23 veranschaulicht, kann der Erfasser 220 so eingerichtet werden, dass in einem nachfolgenden Schritt ein Wellenerfasser 221, der überprüft, ob eine Welle vorhanden ist, in Kaskade mit einer Signalverarbeitungsschaltung 222 verbunden ist. Insbesondere kann, wie die Signalverarbeitungsschaltung 222, zum Beispiel, ein Integrator, eine Spitzenhalteschaltung, eine Filterschaltung oder dergleichen verwendet werden.
*** Spezielles Beispiel für ein Reaktionsverfahren ***
Wenn die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 eine Entfernung oder eine Geschwindigkeit berechnet, kann die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 ein Ergebnis der Bestimmung durch die Angriffsbestimmungseinheit 114 verwenden. Beispielsweise kann die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 einen Prozess des Verwerfens eines Abschnitts eines Schwebungssignals SG5 durchführen, das einer Zeitperiode entspricht, in der bestimmt wird, dass ein Angriff vorliegt, genauer wie folgt. In der Radarvorrichtung 1-1 erhält die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112, die die Recheneinheit 902 ist, ein Bestimmungsergebnis von der Angriffsbestimmungseinheit 114 und berechnet Messinformationen, die mindestens eine der Entfernung zum Objekt 71 und der Geschwindigkeit des Messziels beinhalten, auf Grundlage eines Mischerausgangssignals SG4. Die Entfernung-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 bestimmt, ob die Messinformationen aufbewahrt oder verworfen werden sollen, unter Verwendung des erhaltenen Bestimmungsergebnisses
*** Spezielles Beispiel für die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 ***
Wenn die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 die Entfernung oder Geschwindigkeit des Objekts 71 berechnet, kann die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 ein Schwebungssignal nach einem vorbestimmten Verfahren korrigieren, je nachdem, ob eine 1-Bit-Zufallszahl 0 oder 1 ist, genauer wie folgt. Im Radar 1-1 akzeptiert der Tiefpassfilter 60, der eine Schwebungssignalerzeugungseinheit 903 ist, als Eingang ein Mischerausgangssignal SG4, erzeugt aus dem Mischerausgangssignal SG4 ein Schwebungssignal SG5 und gibt das Schwebungssignal SG5 aus. Die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112, die die Recheneinheit 902 ist, akzeptiert das Schwebungssignal SG5 vom Tiefpassfilter 60 als Eingang, erhält eine Zufallszahlenfolge von der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113 und korrigiert das Schwebungssignal SG5 unter Verwendung der erhaltenen Zufallszahlenfolge. Die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 berechnet Messinformationen, die mindestens eine der Entfernung zu einem Messziel oder der Geschwindigkeit des Messziels umfassen, unter Verwendung des korrigierten Schwebungssignals SG5.
*** Andere Konfigurationen ***
24 ist ein Diagramm, das eine Verarbeitungsschaltung 99 veranschaulicht. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Funktionen der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111, der Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112, der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113, der Angriffsbestimmungseinheit 114 und der Filtersteuereinheit 115 durch Software implementiert. Als modifiziertes Beispiel können jedoch die Funktionen der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111, der Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112, der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113, der Angriffsbestimmungseinheit 114 und der Filtersteuereinheit 115 durch Hardware implementiert werden. Das heißt, die Funktionen der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111, der Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112, der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113, der Angriffsbestimmungseinheit 114 und der Filtersteuereinheit 115, die als der vorgenannte Prozessor 110 und der Speicher 120 veranschaulicht sind, werden von der Verarbeitungsschaltung 99 implementiert. Die Verarbeitungsschaltung 99 ist mit einer Signalleitung 99a verbunden. Die Verarbeitungsschaltung 99 ist eine elektronische Schaltung. Die Verarbeitungsschaltung 99 ist im Speziellen eine Einzelschaltung, eine kombinierte Schaltung, ein programmierter Prozessor, ein parallel programmierter Prozessor, ein Logik-IC, eine Gate-Array (GA), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine feldprogrammierbare Gate-Array (FPGA).
Als weiteres modifiziertes Beispiel können die Funktionen der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111, der Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112, der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113, der Angriffsbestimmungseinheit 114, der Filtersteuereinheit 115 und des Speichers 120 durch eine Kombination von Soft- und Hardware implementiert werden. Der Prozessor 110, der Speicher 120 und die Verarbeitungsschaltung 99 werden zusammenfassend als „Verarbeitungsschaltkreis“ bezeichnet. Die Funktionen der Lokales-Signal-Erzeugungseinheit 111, der Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112, der Zufallszahlenerzeugungseinheit 113, der Angriffsbestimmungseinheit 114, der Filtersteuereinheit 115 und des Speichers 120 werden durch den Verarbeitungsschaltkreis implementiert. Zu beachten ist, dass der Betrieb des Radars 1-1 auch als Angriffserkennungsverfahren verstanden werden kann.
*** Konfiguration einer zweiten Ausführungsform ***
25 veranschaulicht eine Konfiguration eines Steuersystems 700 einer zweiten Ausführungsform. Das Steuersystem 700 der zweiten Ausführungsform umfasst ein Radar 1-3, einen Sensor 300, ein Stellglied 400, eine Anzeigevorrichtung 500 und einen Computer 600. Das Radar 1-3 ist das Radar 1-1 oder das Radar 1-2 der ersten Ausführungsform. Das Steuersystem 700 kann auf eine Vielzahl von Sensorsystemen oder Stellgliedsystemen angewendet werden, bei denen eine Entfernung oder eine Geschwindigkeit mit dem Radar 1-3 gemessen wird. Anwendungen sind z.B. automatisches Fahren oder Fahrassistenz für Automobile, Landmaschinen, Roboter und dergleichen.
Eine Konfiguration des Computers 600 wird mit Hilfe von 26 beschrieben.
26 ist ein Konfigurationsdiagramm des Computers 600. Der Computer 600 umfasst als Hardware einen Prozessor 610, einen Speicher 620, eine Analogsignal-Schnittstelle 630, eine Digitalsignal-Schnittstelle 640 und eine Anzeigeschnittstelle 650. Darüber hinaus verfügt der Computer 600 als funktionale Konfiguration über eine Radar-Steuereinheit 611, eine Sensorsteuereinheit 612, eine Erkennungs-/Bestimmungs-Verarbeitungseinheit 613, eine Stellgliedsteuereinheit 614 und eine Anzeigesteuereinheit 615.
Die Radar-Steuereinheit 611, die Sensorsteuereinheit 612, die Erkennungs-/Bestimmungseinheit 613, die Stellgliedsteuereinheit 614 und die Anzeigesteuereinheit 615 sind als Programm implementiert. Das Programm wird im Speicher 620 gespeichert. Das Programm wird vom Prozessor 601 gelesen und ausgeführt. Die Analogsignal-Schnittstelle 630 und die Digitalsignal-Schnittstelle 640 dienen zur Kommunikation zwischen dem Computer 600 und dem Radar 1-3, dem Sensor 300 und dem Stellglied 400. Die Anzeigeschnittstelle 650 dient zur Kommunikation zwischen dem Computer 600 und der Anzeigevorrichtung 500.
*** Betrieb des Steuersystems 700 ***
27 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb des Steuersystems 700 veranschaulicht. Der Betrieb des Steuersystems 700 wird unter Verwendung von 27 beschrieben. Zunächst erhält der Computer 600 bei Schritt S61 Informationen. Insbesondere erhält die Radarsteuereinheit 611 vom Radar 1-3 ein Entfernungs-/Geschwindigkeitssignal SG11 und ein Angriffserfassungssignal SG12. Das Entfernungs-/Geschwindigkeitssignal SG11 wird durch die Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 ausgegeben. Das Entfernungs-/Geschwindigkeitssignal SG11 ist ein Signal, das die Entfernung zwischen dem Objekt 71 und dem Radar und die relative Geschwindigkeit des Objekts 71 anzeigt, die von der Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit 112 berechnet werden. Das Angriffserfassungssignal SG12 wird von der Angriffsbestimmungseinheit 114 ausgegeben. Das Angriffserfassungssignal SG12 ist ein Signal, das durch die Angriffsbestimmungseinheit 114 die Erfassung eines Angriffs anzeigt. Die Sensorsteuereinheit 612 erhält vom Sensor 300 ein Sensorsignal SG13. Das Sensorsignal SG13 ist ein Signal, das ein Ergebnis der Erkennung durch den Sensor 300 anzeigt. Bei Schritt S62 führt die Erkennungs-/Bestimmungsverarbeitungseinheit 613 die Erkennung und Bestimmung unter Verwendung des Entfernungs-/Geschwindigkeitssignals SG11, des Angriffserfassungssignals SG12 und des Sensorsignals SG13 durch. Bei Schritt S63 gibt die Stellgliedsteuereinheit 614 ein Stellgliedsteuersignal SG14, das den Stellantrieb 400 steuert, an den Stellantrieb 400 aus, auf Grundlage von Ergebnissen der Erkennung und Bestimmung bei Schritt S62. Durch Wiederholung der vorstehend beschriebenen Schritte S61 bis S63 kann der Computer 600 einen automatischen oder autonomen Betrieb implementieren, der durch Steuern des Stellglieds 400 durchgeführt wird.
*** Vorteilhafte Effekte der zweiten Ausführungsform ***
Durch die Verwendung des vom Radar 1-3 erhaltenen Angriffserfassungssignals SG12 wird die Erkennung oder Bestimmung bei Schritt S62 widerstandsfähig gegen einen Angriff.
Als Reaktion, wenn das Angriffserfassungssignal SG12 das Vorhandensein eines Angriffs anzeigt, kann der folgende Betrieb (1) bis (4) durchgeführt werden:

(1) den Betrieb nur mit Informationen des Sensors 300 fortsetzen;
(2) Übergang zu einem Sicherheitsstopp;
(3) Übergang in den degradierten Modus, in dem nur eine minimale Funktion vorgesehen ist;
(4) den Benutzer durch die Anzeigesteuereinheit 615, die Anzeigeschnittstelle 650 und die Anzeigevorrichtung 500 alarmieren; etc.

Bezugszeichenliste
SG0: periodisches Signal, SG01 und SG1: lokales Signal, SG02 und SG2: Übertragungssignal, SG03 und SG3: Empfangssignal, SG04 und SG4: Mischerausgangssignal, SG05 und SG5: Schwebungssignal, SG6: Filterausgangssignal, SG7: Filtersteuersignal, SG7-1: erstes Steuersignal, SG7-2: zweites Steuersignal, SG8: Erfassungssignal, SG11: Entfernungs-/Geschwindigkeitssignal, SG12: Angriffserfassungssignal, SG13: Sensorsignal, SG14: Stellgliedsteuersignal, 1, 1-1, 1-2 und 1-3: Radar, 10: Computer, 20: Signalerzeuger, 30: Übertragungsantenne, 40: Empfangsantenne, 50: Mischer, 60: Tiefpassfilter, 71: Objekt, 101: Computer, 110: Prozessor, 111: Lokales-Signal-Erzeugungseinheit, 112: Entfernungs-/Geschwindigkeitsberechnungseinheit, 113: Zufallszahlenerzeugungseinheit, 114: Angriffsbestimmungseinheit, 115: Filtersteuereinheit, 120: Speicher, 130: Analogsignal-Schnittstelle, 140: Digitalsignal-Schnittstelle, 200: Steuerfilter, 200-1: erster Steuerfilter, 200-2: zweiter Steuerfilter, 210: Zeit-Frequenz-Filter, 211a: Gate, 212a: Bandpassfilter, 211, 212 und 213: Rechteck, 214 und 215: horizontale Linie, 216 und 217: Bereich, 220: Erfasser, 221: Wellenerfasser, 222: Signalverarbeitungsschaltung, 300: Sensor, 400: Stellglied, 500: Anzeigevorrichtung, 600: Computer, 610: Prozessor, 620: Speicher, 630: Analogsignal-Schnittstelle, 640: Digitalsignal-Schnittstelle, 650: Anzeigeschnittstelle, 700: Steuersystem, 901: Übertragungseinheit, 902: Recheneinheit, 903: Schwebungssignalerzeugungseinheit.

Claims

Radarvorrichtung (1-1), die eine frequenzmodulierte kontinuierliche Welle verwendet, wobei die Radarvorrichtung (1-1) umfasst: eine Zufallszahlenerzeugungseinheit (113), um eine Zufallszahlenfolge von einem oder mehreren Bits zu erzeugen; eine Lokales-Signal-Erzeugungseinheit (111), um ein lokales Signal gemäß einem Bitwert von jedem Bit der Zufallszahlenfolge zu erzeugen; eine Übertragungseinheit (20), um ein Übertragungssignal durch Frequenzmodulation einer Trägerwelle mit dem lokalen Signal zu erzeugen und das Übertragungssignal zu übertragen; einen Mischer (50), um das Übertragungssignal von der Übertragungseinheit zu erhalten, das Übertragungssignal mit einem von einer Empfangsantenne empfangenen Empfangssignal zu kombinieren und ein Mischer(50)-Ausgangssignal auszugeben; einen Steuerfilter (200), um das Mischer(50)-Ausgangssignal als Eingang zu akzeptieren und es dem Mischer(50)-Ausgangssignal zu ermöglichen, gemäß einem Steuersignal den Steuerfilter (200) zu durchlaufen; eine Filtersteuereinheit (115), um die Zufallszahlenfolge von der Zufallszahlenerzeugungseinheit (113) zu erhalten, unter Verwendung der Zufallszahlenfolge eine Durchgangsbedingung von mindestens einem aus einer Durchgangszeitperiode und einem Durchgangsfrequenzband des Steuerfilters (200) zu bestimmen und ein Signal auszugeben, das die Durchgangsbedingungen als das Steuersignal an den Steuerfilter (200) anzeigt; und eine Angriffsbestimmungseinheit (114), um die Zufallszahlenfolge von der Zufallszahlenerzeugungseinheit (113) zu erhalten und zu bestimmen, ob ein Angriff vorliegt, auf Grundlage der Zufallszahlenfolge und eines Ausgangssignals, das vom Steuerfilter (200) gemäß dem Steuersignal ausgegeben wird.
Radarvorrichtung (1-1) nach Anspruch 1, wobei die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit (111) eine Teilperiode mit einem Bit der Zufallszahlenfolge verknüpft und gemäß einem Bitwert des einen Bits das lokale Signal aus einer Wellenform der Teilperiode erzeugt, mit der das eine Bit verknüpft ist, wobei die Teilperiode mindestens eine Teilzeitperiode einer Periode eines periodischen Signals mit Periodizität ist.
Radarvorrichtung (1-1) nach Anspruch 2, wobei das periodische Signal entweder eine Dreieckswelle oder eine Sägezahnwelle ist.
Radarvorrichtung (1-1) nach Anspruch 3, wobei das periodische Signal die Dreieckswelle ist; die eine Periode von einer Basis beginnt, durch einen Scheitelpunkt geht und an einer nächsten Basis der Dreieckswelle endet; und die Teilperiode die eine Periode ist.
Radarvorrichtung (1-1) nach Anspruch 3, wobei das periodische Signal die Dreieckswelle ist; die eine Periode eine aufwärts gerichtete Dreieckswelle mit einer aufwärts gerichteten Erhebung und eine abwärts gerichtete Dreieckswelle mit einer abwärts gerichteten Erhebung der Dreieckswelle umfasst, wobei die aufwärts gerichtete Dreieckswelle von einem Medianwert in der Mitte zwischen einer maximalen Amplitude und einer minimalen Amplitude ausgeht, einen Scheitelpunkt durchläuft und zum Medianwert zurückkehrt, und die abwärts gerichtete Dreieckswelle von der aufwärts gerichteten Dreieckswelle gefolgt wird und von dem Medianwert ausgeht, eine Basis durchläuft und zum Medianwert zurückkehrt; und die Teilperiode jede halbe Periode der einen Periode ist.
Radarvorrichtung (1-1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Lokales-Signal-Erzeugungseinheit (111) das lokale Signal erzeugt, indem sie gemäß dem Bitwert des einen Bits eine Impulswelle über die Wellenform der Teilperiode überlagert, mit der das eine Bit verknüpft ist.
Radarvorrichtung (1-2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend mindestens einen ersten Steuerfilter (200-1) und einen zweiten Steuerfilter (200-2) als den Steuerfilter (200), wobei die Filtersteuereinheit (115) ein erstes Steuersignal an den ersten Steuerfilter (200-1) ausgibt, wobei das erste Steuersignal das vom ersten Steuerfilter (200-2) verwendete Steuersignal ist; und ein zweites Steuersignal an den zweiten Steuerfilter (200-2) ausgibt, wobei das zweite Steuersignal das vom zweiten Steuerfilter verwendete Steuersignal (200-2) ist.
Radarvorrichtung(1-2) nach Anspruch 7, wobei: das erste Steuersignal eine Durchgangszeitperiode des ersten Steuerfilters (200-1) anzeigt; und das zweite Steuersignal eine Durchgangszeitperiode des zweiten Steuerfilters (200-2) anzeigt, wobei die Durchgangszeitperiode sich von der Durchgangszeitperiode des ersten Steuerfilters (200-1) unterscheidet.
Radarvorrichtung (1-1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Angriffsbestimmungseinheit (114) unter Verwendung von Ergebnissen einer Vielzahl von Bestimmungen bestimmt, ob ein Angriff vorliegt.
Radarvorrichtung (1-1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Steuerfilter (200) ein Gate (211a) beinhaltet, das in der Lage ist, die Durchgangszeitperiode durch ein elektrisches Signal zu steuern; und einen Bandpassfilter (212a), der in der Lage ist, das Frequenzband durch ein anderes elektrisches Signal als das für das Gate verwendete elektrische Signal zu steuern.
Radarvorrichtung (1-1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend eine Recheneinheit (112) zum Berechnen von Messinformationen auf Grundlage des Mischer (50)-Ausgangssignals, wobei die Messinformationen mindestens entweder eine Entfernung zu einem Messziel oder eine Geschwindigkeit des Messziels umfassen, wobei die Filtersteuereinheit (115) die Durchgangsbedingung unter Verwendung der von der Recheneinheit (112) berechneten Messinformationen bestimmt.
Radarvorrichtung (1-1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend eine Recheneinheit (112), um ein Ergebnis der Bestimmung von der Angriffsbestimmungseinheit (114) zu erhalten, Messinformationen auf Grundlage des Mischer(50)-Ausgangssignals zu berechnen und unter Verwendung des Ergebnisses der Bestimmung zu bestimmen, ob die Messinformationen beibehalten oder verworfen werden sollen, wobei die Messinformationen mindestens eine von einer Entfernung zu einem Messobjekt und einer Geschwindigkeit des Messobjekts beinhalten.
Radarvorrichtung (1-1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend: eine Schwebungssignalerzeugungseinheit (60), um das Mischer(50)-Ausgangssignal als Eingang anzunehmen, ein Schwebungssignal aus dem Mischer(50)-Ausgangssignal zu erzeugen und das Schwebungssignal auszugeben; und eine Recheneinheit (112), um als Eingabe das Schwebungssignal anzunehmen, die Zufallszahlenfolge von der Zufallszahlenerzeugungseinheit (113) zu erhalten, das Schwebungssignal unter Verwendung der Zufallszahlenfolge zu korrigieren und Messinformationen unter Verwendung des korrigierten Schwebungssignals zu berechnen, wobei die Messinformationen mindestens entweder eine Entfernung zu einem Messziel oder eine Geschwindigkeit des Messziels beinhalten.
Radarvorrichtung (1-1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Steuerfilter (200) einen Wellenerfasser und eine Signalverarbeitungsschaltung umfasst.
Steuersystem (700), umfassend: eine Radarvorrichtung (1-3) nach einem der Ansprüche 1 bis 14; einen Sensor (300); ein Stellglied (400); und einen Computer (600) zum Steuern des Stellglieds unter Verwendung eines gemessenen Wertes des Sensors und eines gemessenen Wertes der Radarvorrichtung.