一种自动驾驶汽车雷达防攻击系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自动驾驶汽车雷达防攻击系统，包括随机序列生成器和压控振荡器，所述随机序列生成器生成随机序列，并将随机序列同时发送至感知系统和压控振荡器；压控振荡器根据随机序列对发射信号进行调制，调制后的信号同时发送至混频器和雷达发射天线，雷达发射天线发射调制后的发射信号，雷达接收天线接收实际信号，雷达接收天线将实际信号发送至混频器，混频器将调制后的发射信号和实际信号进行相乘，通过低通滤波器后将信号发送至模数转换器，由模数转换器将信号输出至感知系统，感知系统判断是否受到攻击。其优点在于，该算法通过随机改变车载雷达自身发射波斜率的方法来进行攻击检测，对超出阈值的攻击信号分量进行剔除。剔除。剔除。

【技术实现步骤摘要】
一种自动驾驶汽车雷达防攻击系统


[0001]本申请属于驾驶汽车车载雷达领域，具体为一种自动驾驶汽车雷达防攻击系统。

技术介绍

[0002]现有无人驾驶汽车使用雷达进行障碍物位置、速度的探测，并将数据传送至处理器进行分析，判断是否需要减速、避让等操作。车载雷达对灵敏度要求极高，却也因此极易遭受攻击。若车载雷达遭受攻击，将会导致无人驾驶汽车做出错误判断和操作，严重危害车主和乘客的生命财产安全。
[0003]车载雷达安全技术现常用预测
‑
过滤技术，根据近期侦测值动态产生一个预测值，将传感器实时数值与预测数值相对比，如果传感器数值与预测数值的差距超过了某一阈值，则判定为遭到了攻击，可能会丢弃该部分异常数值。这种方法实现较为简单且对对大部分情况是有效的，但无法防御慢速攻击，即攻击者使用缓慢增加的弱干扰，使干扰水平始终低于阈值，传感系统将逐渐偏离正常水平并失控。

技术实现思路

[0004]基于上述问题，本申请提出了一种无人驾驶汽车车载雷达的安全算法设计，该算法通过随机改变车载雷达自身发射波斜率的方法来进行攻击检测，对超出阈值的攻击信号分量进行剔除。技术方案为，
[0005]一种自动驾驶汽车雷达防攻击系统，包括随机序列生成器和压控振荡器、感知系统、雷达发射天线和雷达接收天线，
[0006]所述随机序列生成器生成随机序列，并将随机序列同时发送至感知系统和压控振荡器；压控振荡器根据随机序列对发射信号进行调制，调制后的信号同时发送至混频器和雷达发射天线，
[0007]雷达发射天线发射调制后的发射信号，
[0008]雷达接收天线接收实际信号，实际信号包括雷达回波和攻击信号，
[0009]雷达接收天线将实际信号发送至混频器，
[0010]混频器将调制后的发射信号和实际信号进行相乘，通过低通滤波器后将信号发送至模数转换器，由模数转换器将信号输出至感知系统，感知系统判断是否受到攻击。
[0011]进一步优选的，压控振荡器根据随机序列对发射信号进行调制，具体为过程为，每个调频周期赋一个随机的{
‑
1，+1}值，当赋值为“+1”时，发射信号频率由低到高，具备上升沿；当赋值为
“‑
1”时，发射频率由高到低，具备下降沿。
[0012]进一步优选的，感知系统接收到的混合信号S＝Sr+Sa+Sn,其中Sr为接收到的雷达回波，Sa为攻击者发出的攻击信号，Sn为系统各部分产生的等效系统噪声之和，将混合信号S的负频率分量平均功率记为P，并将系统噪声Sn的负频率分量平均功率记为Pn，当P＞2Pn，则认为超出阈值，触发网络攻击警报，并剔除该攻击信号。
[0013]进一步优选的，所述感知系统中设置反相规则，即在t0‑
t
n
时间内，当随机序列中出
现
“‑
1”时，此刻对混合信号S进行反相，将其“下降沿”信号恢复为“上升沿”信号，而随机序列中出现“1”时不进行反相，反相时刻无论攻击信号此刻是“上升沿”还是“下降沿”均进行反相；
[0014]或随机序列中出现“1”时，此刻对混合信号S进行反相，将其“上降沿”信号恢复为“下升沿”信号，而随机序列中出现
“‑
1”时不进行反相，反相时刻无论攻击信号此刻是“上升沿”还是“下降沿”均进行反相。
[0015]有益效果
[0016]本专利技术采用的技术方案为随机改变自身雷达发射波的符号，从而使车载FMCW雷达在任何时刻具备独特的雷达发射波形(随机序列产生使雷达产生不规则波形)。车载FMCW雷达的感知系统掌握实时变化的随机序列，可通过部分反相操作正常开展测物、测距、测速等工作。而攻击者不掌握实时变化序列，其所发射的远程攻击信号在被车载FMCW雷达系统接收并参与部分反相操作后，将产生远远偏离正常值的负频率分量，从而被具备攻击检测功能的感知系统判定为攻击信号，并被丢弃。
附图说明
[0017]图1为本申请原理图。
[0018]图2为雷达工作原理图。
[0019]图3为本申请随机序列示意图。
[0020]图4为本申请遭受攻击后的反向规则示意图。
具体实施方式
[0021]以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。
[0022]图1所示，一种自动驾驶汽车雷达防攻击系统，包括随机序列生成器、压控振荡器和具备攻击检测功能的感知系统，
[0023]随机数列生成器功能单一简单，可由单片机进行烧录，以STC89C51单片机芯片为例，单片成本仅15元左右，附加相关电源及线材，总成本仅20元以下。对雷达性能的影响较小。
[0024]电压控制振荡器(VCO)是FMCW雷达的关键组成部分之一，其输出频率随输入电压的变化而变化。在可调范围内调节调谐电压即可改变VCO的输出射频信号，比较常用的调制波形是三角波和锯齿波，都是使频率随着时间进行周期性的规律变化。
[0025]本申请的随机序列生成器生成随机序列，并将随机序列同时发送至感知系统和压控振荡器；压控振荡器根据随机序列对发射信号进行调制，具体为，每个调频周期赋一个随机的{
‑
1，+1}值，当赋值为“+1”时，发射信号频率由低到高，具备上升沿；当赋值为
“‑
1”时，发射频率由高到低，具备下降沿。
[0026]雷达发射天线发射调制后的发射信号(不规则信号)，
[0027]雷达接收天线接收实际信号，实际信号包括雷达回波和攻击信号，
[0028]雷达接收天线将实际信号发送至混频器，
[0029]混频器将调制后的发射信号和实际信号进行相乘，通过低通滤波器后将信号发送至模数转换器，由模数转换器将信号输出至感知系统，感知系统判断是否受到攻击。
[0030]所述感知系统中设置随机序列的反相规则，即在t0‑
t
n
时间内，
[0031]当随机序列中出现
“‑
1”时，此刻对混合信号S进行反相，将其“下降沿”信号恢复为“上升沿”信号，而随机序列中出现1的时刻不进行反相，反相时刻无论攻击信号此刻是“上升沿”还是“下降沿”均进行反相；
[0032]或随机序列中出现“1”时，此刻对混合信号S进行反相，将其“上降沿”信号恢复为“下升沿”信号，而随机序列中出现
“‑
1”的时刻不进行反相，反相时刻无论攻击信号此刻是“上升沿”还是“下降沿”均进行反相。
[0033]具备攻击检测功能的感知系统接收到的混合信号S＝Sr+Sa+Sn,其中Sr为接收到的雷达回波，Sa为攻击者发出的攻击信号，Sn为系统各部分产生的等效系统噪声之和。对于具备上升沿的调频周期，感知系统在进行快速傅里叶变换FFT分解后，将只得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶汽车雷达防攻击系统，其特征在于，包括随机序列生成器和压控振荡器、感知系统、雷达发射天线和雷达接收天线，所述随机序列生成器生成随机序列，并将随机序列同时发送至感知系统和压控振荡器；压控振荡器根据随机序列对发射信号进行调制，调制后的信号同时发送至混频器和雷达发射天线，雷达发射天线发射调制后的发射信号，雷达接收天线接收实际信号，实际信号包括雷达回波和攻击信号，雷达接收天线将实际信号发送至混频器，混频器将调制后的发射信号和实际信号进行相乘，通过低通滤波器后将信号发送至模数转换器，由模数转换器将信号输出至感知系统，感知系统判断是否受到攻击。2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶汽车雷达防攻击系统，其特征在于，压控振荡器根据随机序列对发射信号进行调制，具体为过程为，每个调频周期赋一个随机的{
‑
1，+1}值，当赋值为“+1”时，发射信号频率由低到高，具备上升沿；当赋值为
“‑
1”时，发射频率由高到低，具备下降沿。3.根据权利要求1所述的一种自动驾驶汽车雷达防攻...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡鹏飞，贺塽，郝立鹏，于东晓，底晓强，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：