如何在拥挤的无线频谱中“绝地求生”.doc
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1、如何在拥挤的无线频谱中“绝地求生”随着汽车雷达越来越普及,城市环境中拥挤不堪的射频频谱将变成一个频谱争夺的战场。雷达将面临无意或有意干扰的组合式攻击,设计人员必须像在战斗中一样实施反干扰技术。汽车雷达通常会遭受拒绝式或欺骗式干扰。拒绝式干扰会致盲受害车辆雷达。这种技术会降低信噪比,导致目标检测的概率降低。另一方面,欺骗式干扰会让受害车辆雷达认为存在虚假目标。受害车辆雷达失去追踪真实目标的能力,故而受害车辆的行为受到严重影响。这些干扰可能源于汽车雷达之间的相互干扰,或者是使用廉价硬件简单地将强连续波(CW)信号指向受害车辆雷达而故意发生的攻击。虽然目前的避干扰技术可能足以应对当今的情况,但随着雷
2、达传感器的激增,汽车将需要使用弹性类型的缓解技术,或者此类技术与避干扰方法结合使用。弹性技术包括时频域信号处理或复杂雷达波形。雷达波形雷达波形是判断传感器在有干扰情况下的性能的关键系统参数之一。当今77 GHz频段的汽车雷达主要使用FMCW型波形。在FMCW雷达中,CW信号在射频段的频率上线性扫描或啁啾。图1显示了一个FMCW chirp序列(CS)波形例子。回波信号的频率差(fb,拍频)与到目标的距离R成比例,可通过以下关系确定:干扰的影响在密集射频环境中,当FMCW雷达传感器在频带的相同部分中工作时,就会发生干扰。一个典型的迎面而来的汽车干扰示例参见图2。拒绝式干扰落入接收机带宽的任意FM
3、CW型强干扰信号会提高受害雷达的本底噪声。这种拒绝式干扰可能导致小目标(即雷达散射截面(RCS)较小)因为SNR很差而消失。拒绝式干扰也可以是故意为之,简单地将一个强CW信号射向受害车辆FMCW雷达就能做到。对受害雷达的影响类似于FMCW干扰情况(见图4)。欺骗式干扰如果干扰信号扫描是同步的,但与受害雷达一同延迟,那么其影响将是在固定距离产生欺骗性假目标。这种技术在电子战干扰机中很常见。类似类型的迎面而来的汽车雷达将成为非故意的干扰机。然而,受害雷达和干扰雷达之间时间对齐的概率将非常小。小于受害雷达最大距离延迟的干扰机延迟偏移看起来可能像真实目标。例如,200 m最大距离要求扫描对齐误差小于1
4、.3s。然而,将复杂的类似电子战的设备安装在迎面而来的汽车平台上,便可故意开展这种欺骗式攻击。更一般地,欺骗式干扰基于对受害雷达信号的重新传输,不过其延迟和频率发生了系统性改变。这可以是非相干的(这种情况下的干扰机被称为应答器),或是相干的(这种情况下的干扰机被称为中继器)。中继器接收、改变并重新传输一个或多个干扰信号,而应答器是在干扰机检测到目标受害雷达信号时传输一个预定信号。基于中继器的复杂攻击通常需要数字射频存储器(DRFM)。DRFM能够执行协调距离延迟和多普勒波门拖引攻击。因此,它会维持虚假目标距离和多普勒特性以欺骗受害雷达。干扰缓解技术基本方法:避免基本的雷达干扰缓解技术主要依赖于
5、避干扰方法。其目标是降低空间、时间和频率重叠的可能性,例如:空间:使用较窄的电子扫描波束可以降低干扰风险。远程汽车巡航控制(ACC) 雷达的典型视野为8。尽管如此,强干扰信号仍可通过天线旁瓣造成有效干扰。时间:随机生成FMCW 啁啾斜率参数以避免周期性干扰。频谱:随机生成FMCW 啁啾起始和停止频率,以降低重叠和干扰的概率。随机化的基本方法会避免与其他雷达意外同步,但在密集射频环境中可能不那么有用。越来越多的雷达传感器需要更复杂的弹性技术来缓解干扰。战略方法:检测并修复另一种避干扰方法是利用信号处理算法修复接收到的波形。时频域技术可以有效应对拒绝式干扰攻击。在迎面而来的汽车FMCW干扰情况下,
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