(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数変調連続波を用いるレーダ装置において、
１ビット以上の乱数系列を生成する乱数生成部と、
前記乱数系列の各ビットのビット値に応じてローカル信号を発生するローカル信号発生部と、
前記ローカル信号で搬送波を周波数変調して送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信部と、
前記送信部から前記送信信号を取得し、前記送信信号と受信アンテナが受信する受信信号とを混合してミキサ出力信号を出力するミキサと、
前記ミキサ出力信号が入力され、前記ミキサ出力信号を制御信号に従って通過させる制御フィルタと、
前記乱数系列を前記乱数生成部から取得し、前記制御フィルタの通過時間帯と通過周波数帯との少なくともいずれかの通過条件を前記乱数系列を用いて決定し、前記通過条件を指示する信号を前記制御信号として前記制御フィルタへ出力するフィルタ制御部と、
前記乱数系列を前記乱数生成部から取得し、前記乱数系列と、前記制御フィルタが前記制御信号に従って出力する出力信号とに基づいて、攻撃の有無を判定する攻撃判定部と
を備えるレーダ装置。
【請求項２】
前記ローカル信号発生部は、
周期性を有する周期信号の１周期のうちの少なくとも一部の期間である部分周期と前記乱数系列の１ビットとを対応させ、前記１ビットのビット値に応じて、前記１ビットが対応付けられた前記部分周期の波形から前記ローカル信号を発生する請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記周期信号は、三角波とのこぎり波とのいずれかである請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記周期信号は、前記三角波であり、
前記１周期は、前記三角波において、底から頂を経て次の底まであり、
前記部分周期は、前記１周期である請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記周期信号は、前記三角波であり、
前記１周期は、前記三角波において、最大振幅と最小振幅との中央の中央値から始まり頂を経て前記中央値に戻る上に凸の上向き三角波と、前記上向き三角波に続き、前記中央値から始まり底を経て前記中央値に戻る下に凸の下向き三角波とからなり、
前記部分周期は、前記１周期の各半周期である請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記ローカル信号発生部は、
前記１ビットが対応付けられた前記部分周期の波形に前記１ビットのビット値に応じてパルス波を重畳することで、前記ローカル信号を発生する請求項２または請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記レーダ装置は、
前記制御フィルタとして、少なくとも、第１の制御フィルタと、第２の制御フィルタとを備え、
前記フィルタ制御部は、
前記第１の制御フィルタが使用する前記制御信号である第１の制御信号を前記第１の制御フィルタへ出力し、
前記第２の制御フィルタが使用する前記制御信号である第２の制御信号を前記第２の制御フィルタへ出力する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記第１の制御信号は、
前記第１の制御フィルタの前記通過時間帯が指示されており、
前記第２の制御信号は、
前記第１の制御フィルタの前記通過時間帯とは異なる、前記第２の制御フィルタの前記通過時間帯が指示されている請求項７に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記攻撃判定部は、
複数回の判定結果を使用して、攻撃の有無を判定する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記制御フィルタは、
電気信号によって前記通過時間帯を制御可能なゲートと、前記ゲートに使用される前記電気信号とは異なる電気信号によって前記周波数帯を制御可能な帯域通過フィルタとを備えた請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１１】
前記レーダ装置は、さらに、
計測対象までの距離と前記計測対象の速度との少なくともいずれかを含む計測情報を、前記ミキサ出力信号に基づいて計算する計算部を備え、
前記フィルタ制御部は、
前記計算部によって計算された前記計測情報を使用して、前記通過条件を決定する請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１２】
前記レーダ装置は、さらに、
前記攻撃判定部から判定結果を取得し、計測対象までの距離と前記計測対象の速度との少なくともいずれかを含む計測情報を、前記ミキサ出力信号に基づいて計算し、前記計測情報を維持するか廃棄するかを前記判定結果を使用して決定する計算部
を備えた請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１３】
前記レーダ装置は、さらに、
前記ミキサ出力信号が入力され、前記ミキサ出力信号からビート信号を生成して出力するビート信号生成部と、
前記ビート信号が入力され、前記乱数系列を前記乱数生成部から取得し、前記乱数系列を用いて前記ビート信号を補正し、補正された前記ビート信号を用いて、計測対象までの距離と前記計測対象の速度との少なくともいずれかを含む計測情報を計算する計算部
を備えた請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１４】
前記制御フィルタは、
検波器と信号処理回路とを備える請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のレーダ装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のレーダ装置と、
センサと、
アクチュエータと
前記センサの計測値と、前記レーダ装置の計測値とを用いて、前記アクチュエータを制御するコンピュータと
を備えた制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数変調連続波を使用するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダは、対象物に対して電波を照射し、反射して帰ってきた受信波を計測することで、レーダと対象物との相対距離または相対速度を計測する装置である。ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ：周波数変調連続波）方式は、レーダの一方式であり、安価でありながら優れた距離と速度との計測能力を持つ。【０００３】
レーダでは、欺瞞が脅威となることがある。ここで言う欺瞞とは、レーダに対して反射波を装った電波を外部から挿入することで、計測値を誤らせる攻撃のことである。非特許文献１では、レーダに対する欺瞞の手法や対策が開示されている。【０００４】
近年では、ＦＭＣＷレーダへの欺瞞攻撃が注目されはじめており、欺瞞の可能性に関する学術研究の成果が発表されている。非特許文献２では、ＦＭＣＷ方式のミリ波レーダにおいて、距離及び速度の欺瞞が可能であることが、実験結果とともに開示されている。【０００５】
ＦＭＣＷレーダは、自動車の自動操縦などに利用されることがある。その場合、欺瞞がもたらしうる被害は甚大である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】デビッド  アダミー著，  河東晴子ほか訳，  「電子戦の技術  基礎編」，東京電機大学出版局，ＩＳＢＮ９７８−４５０１３２９４０２．
【非特許文献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＝ｅｔｄ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＦＭＣＷ方式のレーダにおいて、反射波を装った電波を外部から与える手段により測距値を騙す攻撃（欺瞞）が脅威である。【０００８】
ＦＭＣＷ方式のレーダにおいて、欺瞞対策を行うことが課題である。従来の欺瞞対策法の多くは、パルス式レーダを対象に作られているため、ＦＭＣＷ方式にそのまま当てはめることができない。また仮に、従来法をＦＭＣＷに当てはめることができたとしても、低コストであるというＦＭＣＷの利点が失われてしまう。【０００９】
本発明は、ＦＭＣＷ方式のレーダに対し、欺瞞攻撃への対策を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のレーダ装置は、
周波数変調連続波を用いるレーダ装置において、
１ビット以上の乱数系列を生成する乱数生成部と、
前記乱数系列の各ビットのビット値に応じてローカル信号を発生するローカル信号発生部と、
前記ローカル信号で搬送波を周波数変調して送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信部と、
前記送信部から前記送信信号を取得し、前記送信信号と受信アンテナが受信する受信信号とを混合してミキサ出力信号を出力するミキサと、
前記ミキサ出力信号が入力され、前記ミキサ出力信号を制御信号に従って通過させる制御フィルタと、
前記乱数系列を前記乱数生成部から取得し、前記制御フィルタの通過時間帯と通過周波数帯との少なくともいずれかの通過条件を前記乱数系列を用いて決定し、前記通過条件を指示する信号を前記制御信号として前記制御フィルタへ出力するフィルタ制御部と、
前記乱数系列を前記乱数生成部から取得し、前記乱数系列と、前記制御フィルタが前記制御信号に従って出力する出力信号とに基づいて、攻撃の有無を判定する攻撃判定部と
を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、ＦＭＣＷ方式のレーダに対し、欺瞞攻撃の有無を検出する簡易な構成を提供できる。本発明により、レーダの計測結果の信頼性が向上と、レーダを用いたシステムの安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１の図で、比較例のレーダ１の構成図。
【図２】実施の形態１の図で、レーダ１のタイミング図。
【図３】実施の形態１の図で、レーダ１−１の構成図。
【図４】実施の形態１の図で、コンピュータ１０１の構成図。
【図５】実施の形態１の図で、レーダ１−１の動作を示すシーケンス図。
【図６】実施の形態１の図で、攻撃判定部１１４の動作を示すフローチャート。
【図７】実施の形態１の図で、攻撃判定部１１４の動作を示すタイミング図。
【図８】実施の形態１の図で、ローカル信号発生部１１１の動作を示すフローチャート。
【図９】実施の形態１の図で、図８に対応する、攻撃判定部１１４の動作を示すタイミング図。
【図１０】実施の形態１の図で、図８に対応する、攻撃判定部１１４の動作を示す別のタイミング図。
【図１１】実施の形態１の図で、ローカル信号発生部１１１の動作を示すフローチャート。
【図１２】実施の形態１の図で、図１１に対応する、攻撃判定部１１４の動作を示すタイミング図。
【図１３】実施の形態１の図で、図１１に対応する、攻撃判定部１１４の動作を示す別のタイミング図。
【図１４】実施の形態１の図で、ローカル信号発生部１１１の動作を示すフローチャート。
【図１５】実施の形態１の図で、図１４に対応する、攻撃判定部１１４の動作を示すタイミング図。
【図１６】実施の形態１の図で、図１４に対応する、攻撃判定部１１４の動作を示す別のタイミング図。
【図１７】実施の形態１の図で、ローカル信号発生部１１１の動作を示すフローチャート。
【図１８】実施の形態１の図で、図１７に対応する、攻撃判定部１１４の動作を示すタイミング図。
【図１９】実施の形態１の図で、図１７に対応する、攻撃判定部１１４の動作を示す別のタイミング図。
【図２０】実施の形態１の図で、レーダ１−２の構成図。
【図２１】実施の形態１の図で、レーダ１−２の動作を示す図。
【図２２】実施の形態１の図で、時間・周波数フィルタ２１０の構成例を示す図。
【図２３】実施の形態１の図で、検出器２２０の構成例を示す図。
【図２４】実施の形態１の図で、処理回路９９を示す図。
【図２５】実施の形態２の図で、制御システム７００の構成図。
【図２６】実施の形態２の図で、コンピュータ６００の構成図。
【図２７】実施の形態２の図で、コンピュータ６００の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。
【００１４】
実施の形態１では用語として、１ビットの乱数である１ビット乱数と、乱数系列とが登場する。
（１）乱数とは１以上のビットからなるデータであり、一般的な意味の乱数である。
（２）１ビット乱数とは、１ビットの乱数である。
（３）乱数系列とは、１ビット乱数が１つ以上並べられて作成された系列である。つまり、乱数系列は一般的な意味の乱数である。また、乱数系列が一つの１ビット乱数のみからなる場合は、乱数系列は１ビット乱数そのものである。
【００１５】
実施の形態１．
＊＊＊比較例の構成＊＊＊
本実施の形態１は、ＦＭＣＷを使用するレーダ装置１−１に関する。レーダ装置１−１の特徴の明確化のために、まず、レーダ装置１−１の比較例として、レーダ装置１を説明する。
図１は、レーダ装置１の構成図である。レーダ装置１もＦＭＣＷを使用するレーダ装置である。以下、レーダ装置１−１及びレーダ装置１は、レーダ１−１及びレーダ１と記す。図１のレーダ１を用いて、ＦＭＣＷ方式の動作を説明する。レーダ１は、コンピュータ１０、信号発生器２０、送信アンテナ３０、受信アンテナ４０、ミキサ５０及び低域通過フィルタ６０等の構成要素を備えている。また、各構成要素間の信号は、ローカル信号ＳＧ０１、送信信号ＳＧ０２、受信信号ＳＧ０３、ミキサ出力信号ＳＧ０４、及びビート信号ＳＧ０５と記す。
【００１６】
図２は、図１のレーダ１における、送信信号ＳＧ０２、受信信号ＳＧ０３及びビート信号ＳＧ０５を模式的に示すグラフである。各グラフの横軸は時間であり、縦軸は周波数である。図２は、各信号の周波数の時間的な変化を示している。図２のような横軸が時間で縦軸が周波数のグラフを、以下では時間・周波数グラフと呼ぶ。ＦＭＣＷ方式では周波数の時間的変化が重要であるため、時間・周波数グラフで信号を表現することが周知である。
【００１７】
＊＊＊比較例のレーダ１の動作＊＊＊
図２に示すように、送信信号ＳＧ０２の周波数は三角波のように変化する。送信信号ＳＧ０２は、信号発生器２０において、搬送波をローカル信号ＳＧ０１で周波数変調して得られた信号である。送信信号ＳＧ０２は、送信アンテナ３０及びミキサ５０へ分配される。送信信号ＳＧ０２は、送信アンテナ３０から空間に放射される。送信信号ＳＧ０２は対象物７１で反射され、反射された信号は受信アンテナ４０で検出される。受信アンテナ４０で検出される信号が、受信信号ＳＧ０３である。受信信号ＳＧ０３は、送信信号ＳＧ０２が時間的に遅れた信号波形である。
【００１８】
受信信号ＳＧ０３は、ミキサ５０において送信信号ＳＧ０２とミキシングされる。ミキサ５０は、ミキサ出力信号ＳＧ０４を出力する。低域通過フィルタ６０はミキサ出力信号ＳＧ０４から低周波数成分を抽出し、ビート信号ＳＧ０５を得る。ビート信号ＳＧ０５は、ある瞬間における送信信号ＳＧ０２と受信信号ＳＧ０３との周波数の差と関連した値を持つ。そのため、ビート信号ＳＧ０５をコンピュータ１０で信号処理することで、レーダ１と対象物７１の相対距離または相対速度、または両方を算出できる。
【００１９】
＊＊＊実施の形態１の構成＊＊＊
図３は、実施の形態１のレーダ１−１の構成を示す。図３では図１に示す対象物７１を省略している。レーダ１−１は、コンピュータ１０１、信号発生器２０、送信アンテナ３０、受信アンテナ４０、ミキサ５０、低域通過フィルタ６０、及び制御フィルタ２００を備えている。制御フィルタ２００は、時間・周波数フィルタ２１０と検出器２２０とを備えている。ハードウェア構成としては、レーダ１−１は、レーダ１に対して、制御フィルタ２００が追加された構成である。
【００２０】
レーダ１−１では、各構成要素間の信号を、ローカル信号ＳＧ１、送信信号ＳＧ２、受信信号ＳＧ３、ミキサ出力信号ＳＧ４、ビート信号ＳＧ５、フィルタ出力信号ＳＧ６、フィルタ制御信号ＳＧ７及び検出信号ＳＧ８と記す。ローカル信号ＳＧ１とは、ローカル信号発生部１１１が搬送波の変調のために発生する信号である。ローカル信号ＳＧ１の詳細はローカル信号発生部１１１の説明で後述するが、ローカル信号ＳＧ１は、周期信号ＳＧ０と乱数系列とから生成される。コンピュータ１０１は、ローカル信号ＳＧ１を信号発生器２０へ出力する。
【００２１】
図４は、コンピュータ１０１の構成を示す。コンピュータ１０１は、ハードウェアとして、プロセッサ１１０、メモリ１２０、アナログ信号インタフェース１３０及びディジタル信号インタフェース１４０を備える。また、コンピュータ１０１は、機能構成として、ローカル信号発生部１１１、距離・速度計算部１１２、乱数生成部１１３、攻撃判定部１１４及びフィルタ制御部１１５を備える。ローカル信号発生部１１１、距離・速度計算部１１２、乱数生成部１１３、攻撃判定部１１４及びフィルタ制御部１１５は、ソフトウェアで実現される。具体的には以下のようである。メモリ１２０には、ローカル信号発生部１１１、距離・速度計算部１１２、乱数生成部１１３、攻撃判定部１１４及びフィルタ制御部１１５の機能を実現するプログラムが格納されている。プロセッサ１１０がプログラムをメモリ１２０から読み出し、実行することで、ローカル信号発生部１１１、距離・速度計算部１１２、乱数生成部１１３、攻撃判定部１１４及びフィルタ制御部１１５の機能が実現される。
【００２２】
アナログ信号インタフェース１３０とディジタル信号インタフェース１４０とは、コンピュータ１０１を外部ハードウェア、すなわち、信号発生器２０、低域通過フィルタ６０、時間・周波数フィルタ２１０及び検出器２２０と接続するために使用される。図３に示す例では、信号発生器２０及び低域通過フィルタ６０がアナログ機器であり、時間・周波数フィルタ２１０及び検出器２２０がディジタル機器である。
【００２３】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
各構成要素の機能は、以下のようである。乱数生成部１１３は、乱数系列を生成する。ローカル信号発生部１１１は、乱数生成部１１３によって生成された乱数系列の各ビットのビット値に応じてローカル信号ＳＧ１を発生する。距離・速度計算部１１２は、ビート信号ＳＧ５を用いて、レーダ１−１と対象物７１との間の相対距離及び相対速度を計算する。攻撃判定部１１４は、検出信号ＳＧ８を元に、欺瞞攻撃の有無を判定する。フィルタ制御部１１５は、フィルタ制御信号ＳＧ７を介して、時間・周波数フィルタ２１０を設定する。
【００２４】
図５は、レーダ１−１の動作を説明するシーケンス図である。図５を参照してレーダ１−１の動作を説明する。まず、乱数生成部１１３は、１ビット以上の乱数系列を生成する。ステップＳ０１において、ローカル信号発生部１１１は、乱数生成部１１３によって生成された乱数系列を用いてローカル信号を発生する。ローカル信号発生部１１１は、乱数生成部１１３によって生成された乱数系列の各ビットのビット値に応じてローカル信号ＳＧ１を発生する。具体的には、ローカル信号発生部１１１は、周期性を有する周期信号の１周期のうちの少なくとも一部の期間である部分周期と乱数系列の１ビットとを対応させ、１ビットのビット値に応じて、１ビットが対応付けられた部分周期の波形からローカル信号を発生する。この詳細は図８から図１０の具体例の際に説明する。ローカル信号発生部１１１は、ローカル信号ＳＧ１を、アナログ信号インタフェース１３０を介して、信号発生器２０に送信する。
【００２５】
ステップＳ０２において、送信部９０１である信号発生器２０は、ローカル信号ＳＧ１で搬送波を周波数変調して送信信号ＳＧ２を生成し、送信信号ＳＧ２を送信アンテナ３０から送信する。
【００２６】
ステップＳ０３において、ステップＳ０１からステップＳ０２に並行して、フィルタ制御部１１５は、ローカル信号ＳＧ１の発生に使用された乱数系列と、あらかじめ決められた手順に従って、フィルタ制御信号ＳＧ７を生成する。あらかじめ決められた手順はメモリ１２０に格納されている。つまり、フィルタ制御部１１５は、ローカル信号ＳＧ１の発生に用いられる乱数系列を乱数生成部１１３から取得し、制御フィルタ２００の通過時間帯と通過周波数帯との少なくともいずれかの通過条件を乱数系列を用いて決定する。フィルタ制御部１１５は、通過条件を指示する信号をフィルタ制御信号ＳＧ７として制御フィルタ２００へ出力する。フィルタ制御部１１５によって、フィルタ制御信号ＳＧ７は、ディジタル信号インタフェース１４０を介して、時間・周波数フィルタ２１０に送信される。
【００２７】
ステップＳ０４において、時間・周波数フィルタ２１０は、フィルタ制御信号ＳＧ７を使用することにより、ミキサ出力信号ＳＧ４に関して、通過させる時間帯または通過させる周波数帯域、またはその両方を設定する。
【００２８】
ステップＳ０５において、送信信号ＳＧ２は、送信アンテナ３０及びミキサ５０へ分配される。送信信号ＳＧ２は、送信アンテナ３０から空間に放射される。受信アンテナ４０はレーダ１と同様に、受信信号ＳＧ３を検出する。
【００２９】
ステップＳ０６において、受信信号ＳＧ３は、ミキサ５０において送信信号ＳＧ２とミキシングされる。ミキサ５０はミキサ出力信号ＳＧ４を出力する。ミキサ５０は、信号発生器２０から送信信号ＳＧ２を取得し、送信信号ＳＧ２と受信アンテナ４０が受信する受信信号ＳＧ３とを混合してミキサ出力信号ＳＧ４を出力する。
【００３０】
図３に示すように、ミキサ出力信号ＳＧ４は、低域通過フィルタ６０と時間・周波数フィルタ２１０へ分配される。なお、図５では低域通過フィルタ６０は省略されている。低域通過フィルタ６０は、ミキサ出力信号ＳＧ４から低周波数成分を抽出して、ビート信号ＳＧ５を取得する。距離・速度計算部１１２はビート信号ＳＧ５を解析することで、レーダ１−１と対象物の相対距離または相対速度またはその両方を算出する。
【００３１】
ステップＳ０７において、レーダ１−１では、並行して、制御フィルタ２００にミキサ出力信号ＳＧ４が入力され、ミキサ出力信号ＳＧ４を制御信号であるフィルタ制御信号ＳＧ７に従って通過させる。時間・周波数フィルタ２１０は、ミキサ出力信号ＳＧ４からフィルタ出力信号ＳＧ６を抽出する。検出器２２０は、フィルタ出力信号ＳＧ６から、時間・周波数フィルタ２１０を通過した信号の有無または信号の大きさを検出する。ステップＳ０８において、検出器２２０は、フィルタ出力信号ＳＧ６の有無または検出量としての検出結果である検出信号ＳＧ８を、ディジタル信号インタフェース１４０を介して、攻撃判定部１１４へ送信する。ステップＳ０９において、攻撃判定部１１４は、乱数系列と、検出信号ＳＧ８と、あらかじめ決められた手順とを元に、欺瞞攻撃の有無を判定する。欺瞞攻撃は、以下では、攻撃と記す。
【００３２】
このように、攻撃判定部１１４は、乱数系列を乱数生成部１１３から取得し、乱数系列と、制御フィルタ２００がフィルタ制御信号ＳＧ７に従って出力する出力信号である検出信号ＳＧ８と、あらかじめ決められた手順に基づいて、攻撃の有無を判定する。
【００３３】
図６は、攻撃判定部１１４が攻撃の有無を判定するフローチャートである。まず、ステップＳ１１において、１ビット乱数の値によって条件分岐する。また、ステップＳ１２とステップＳ１３とにおいて、検出信号ＳＧ８の値に応じて条件分岐する。以上の結果、１ビット乱数の値と、検出信号ＳＧ８の値に応じて、ステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７のいずれかに到達する。ステップＳ１４からステップＳ１７では、攻撃判定部１１４が、攻撃の有無を判定する。その判定を判定Ａ、判定Ｂ、判定Ｃ、判定Ｄと呼ぶ。
【００３４】
判定Ａ、判定Ｂ、判定Ｃ、判定Ｄに対し、攻撃の検出有り、攻撃の検出無しを割り当てるかは、乱数系列を用いて発生されたローカル信号ＳＧ１と、時間・周波数フィルタ２１０の性質とに応じて、あらかじめ決められた手順としてプログラムに設定しておく。
図７は、ステップＳ１４からステップＳ１７の割り当てを説明する図である。図７は時間・周波数グラフであり、１ビット乱数が０におけるミキサ出力信号ＳＧ４、１ビット乱数が０におけるフィルタ出力信号ＳＧ６、１ビット乱数が１におけるミキサ出力信号ＳＧ４及び１ビット乱数が１におけるフィルタ出力信号ＳＧ６を示している。
【００３５】
図７において、ａｂｃｄの四角形で表示した２箇所の領域は、時間・周波数フィルタ２１０が信号を通過させる時間帯及び周波数帯を表す。図７の例では、１ビット乱数の値に応じた違いが、ミキサ出力信号ＳＧ４（１ビット乱数＝０）とミキサ出力信号ＳＧ４（１ビット乱数＝１）とのａｂｃｄの四角形で表示した領域内に出現する。その結果、フィルタ出力信号ＳＧ６に信号通過が現れるか否かが、１ビット乱数の値によって変化する。すなわち、図７では、１ビット乱数＝０の時はフィルタ出力信号ＳＧ６において検出信号無しが正常であり、１ビット乱数＝１の時はフィルタ出力信号ＳＧ６において検出信号有りが正常となる。もし、「１ビット乱数＝０の時に検出信号有り」または「１ビット乱数＝１の時は検出信号無し」であれば、異常事態であり、攻撃判定部１１４は攻撃有りと判定する。図７を図６のフローチャートに当てはめると、ステップＳ１４の判定Ａは攻撃有り、ステップＳ１５の判定Ｂは攻撃無し、ステップＳ１６の判定Ｃは攻撃無し、ステップＳ１７の判定Ｄは攻撃有り、となる。このような内容が、あらかじめ決められた手順
【００３６】
＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
実施の形態１のレーダ１−１では、乱数系列を元にローカル信号ＳＧ１を発生し、ローカル信号ＳＧ１を用いて送信信号ＳＧ２を発生する。その後、反射して戻ってきた受信信号ＳＧ３に含まれる乱数由来の信号成分を、時間・周波数フィルタ２１０を用いて抽出し、抽出された信号から攻撃を検出する。これにより、乱数系列を持たない攻撃者が発した欺瞞信号と、レーダ１−１が発した送信信号ＳＧ２に由来する受信信号ＳＧ３とを区別できる。従って、距離及び速度を計測するだけではなく、レーダ１−１は攻撃を検出できる効果がある。また、受信信号ＳＧ３からの乱数成分の抽出を、時間・周波数フィルタ２１０と検出器２２０とだけで行うという特徴により、一般的なＦＭＣＷレーダに、ごく少量のハードウェアを追加するだけで、レーダ１−１を実現できる。よって、コストを抑えながら攻撃の対策を行うことができる効果がある。また、攻撃者の存在について利用者に注意を促したり、欺瞞された計測データを選択的に廃棄することができるようになる。
【００３７】
以下に、ローカル信号ＳＧ１のいくつかの発生方式の例を説明する。
【００３８】
＊＊＊第１の発生方式＊＊＊
ローカル信号ＳＧ１の第１の発生方式は、三角波を周期信号ＳＧ０として発生し、乱数系列の各１ビット乱数のビット値に応じて、三角波の１周期の発生有無を変化させてローカル信号ＳＧ１を発生する。
図８は、ローカル信号発生部１１１による、ローカル信号ＳＧ１の第１の発生方式の手順を示したフローチャートである。第１の発生方式では、１ビット乱数として０と１の２値を使う。まず、ステップＳ２１において、ローカル信号発生部１１１は、乱数生成部１１３から取得した乱数系列のうちの１ビットである１ビット乱数を取得する。例えば、ローカル信号発生部１１１は、乱数系列において、最上位ビットから最下位ビットに向かって順に１ビット乱数を取得する。以下に示す各発生方式も同様である。もし、取得した１ビット乱数のビット値が１であれば（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ローカル信号発生部１１１は三角波の１周期を出力する（ステップＳ２３）。１ビット乱数のビット値が０であれば（ステップＳ２２でＮＯ）、ローカル信号発生部１１１は、ローカル信号ＳＧ１として、１周期の間、三角波を無出力とする（ステップＳ２４）。
【００３９】
図９は、上部の２つのグラフが、周期信号ＳＧ０とローカル信号ＳＧ１を示している。周期信号ＳＧ０とローカル信号ＳＧ１との縦軸は電圧であり、横軸は時間である。下の４つのグラフはいずれも時間・周波数グラフである。
ローカル信号発生部１１１は、周期性を有する周期信号ＳＧ０の１周期のうちの少なくとも一部の期間である部分周期と乱数系列の１ビット乱数とを対応させ、１ビット乱数のビット値に応じて、１ビット乱数が対応付けられた部分周期の波形からローカル信号を発生する。周期信号ＳＧ０は、ローカル信号ＳＧ１の発生の元になる信号である。
ローカル信号発生部１１１は、図９の２段目に示すローカル信号ＳＧ１を生成する。しかし、周期信号ＳＧ０に関しては、ローカル信号発生部１１１は、周期信号ＳＧ０を発生してもよいし、発生しなくてもよい。周期信号ＳＧ０を発生する場合は、ローカル信号発生部１１１は、周期信号ＳＧ０を発生した後に、乱数系列の１ビット乱数の各ビット値に応じて、周期信号ＳＧ０からローカル信号ＳＧ１を発生する。周期信号ＳＧ０を発生することなくローカル信号ＳＧ１を発生する場合は、例えば、ローカル信号発生部１１１は、周期信号ＳＧ０を関数式として保有し、周期信号ＳＧ０の関数式と乱数系列とから、ローカル信号ＳＧ１を発生することができる。以下に説明する第１の発生方式から第４の発生方式では、ローカル信号発生部１１１が周期信号ＳＧ０を発生する場合で説明する。なお、実施の形態１の説明に入る前に述べたように、乱数系列は１ビット以上でよい。
ローカル信号発生部１１１は、周期信号ＳＧ０として三角波を発生し、三角波の１周期のうちの少なくとも一部の期間である部分周期と乱数系列の１ビット乱数とを対応させる。部分周期は１周期でもよい。図９では、１ビット乱数と、底（時刻ｔ１）から頂（時刻ｔ２）を経て次の底（時刻ｔ３）までを１周期とする単位三角波の１周期とを対応させる。図９では、部分周期は単位三角波の１周期である。ローカル信号発生部１１１は、各部分周期に乱数系列の各１ビット乱数を対応させる。図９では、ローカル信号発生部１１１は、時刻ｔ１から時刻ｔ３、時刻ｔ３から時刻ｔ４、時刻ｔ４から時刻ｔ５、時刻ｔ５から時刻ｔ６の各部分周期に、乱数系列を構成する１，０，１，０の各１ビット乱数を対応させている。
第１の発生方式の場合、ローカル信号発生部１１１は、１ビット乱数のビット値に応じて、単位三角波の出力を停止する。図９におけるローカル信号ＳＧ１の発生では、ローカル信号発生部１１１は、乱数系列の１ビット乱数が１の場合は１周期の三角波をローカル信号ＳＧ１として発生し、乱数系列の１ビット乱数が０の場合は１周期の三角波を発生しない。
【００４０】
図９の下の４つのグラフは、送信信号ＳＧ２、受信信号ＳＧ３、ミキサ出力信号ＳＧ４及びフィルタ出力信号ＳＧ６である。図９は攻撃が無い場合である。
【００４１】
送信信号ＳＧ２は、ローカル信号ＳＧ１に対応する形状である。１ビット乱数が１の区間の送信信号ＳＧ２では、得られるビート信号ＳＧ５は比較例のレーダ１のビート信号に一致する。そのため、送信信号ＳＧ２に対応するビート信号ＳＧ５を適切に切り出して信号処理することで、比較例のレーダ１と同様に、距離及び速度のセンシングができる。図９において四角形２１１で示した、１ビット乱数が０の区間の一部のみ、時間・周波数フィルタ２１０が「通過」となる。攻撃が無い場合のミキサ出力信号ＳＧ４において、四角形２１１の領域に含まれる信号は無いので、結果として、フィルタ出力信号ＳＧ６は、常に無しとなる。
【００４２】
図１０は、攻撃が有る場合の各信号を示す。攻撃者は、乱数系列を予測できないため、図１０の乱数系列の１ビット乱数が０の区間に、本来ならあり得ない欺瞞信号を出力してしまう。それが、攻撃者が想定する送信信号ＳＧ２である。送信信号ＳＧ２は、受信信号ＳＧ３を介して、ミキサ出力信号ＳＧ４に現れる。その結果、時間・周波数フィルタ２１０が「通過」となっている四角形２１１で表示した区間に、ミキサ出力信号ＳＧ４が現れる。すなわち、１ビット乱数が０となっている区間において、検出器２２０によるフィルタ出力信号ＳＧ６の検出は、検出有りとなる。そのため、攻撃判定部１１４は、１ビット乱数が０の区間にフィルタ出力信号ＳＧ６が存在することをもって、攻撃が有ると判定できる。
【００４３】
＊＊＊第２の発生方式＊＊＊
図１１、図１２、図１３を参照してローカル信号ＳＧ１の第２の発生方式を説明する。第２の発生方式は、のこぎり波を周期信号ＳＧ０として発生し、乱数系列に応じて、のこぎり波の上り、下りを変化させることにより、ローカル信号ＳＧ１を発生する。それ以外の点は、第１の発生方式と同様である。
図１１は、ローカル信号発生部１１１において、ローカル信号ＳＧ１を発生する手順を示したフローチャートである。ステップＳ３１において、ローカル信号発生部１１１は乱数系列から１ビット乱数を取得する。１ビット乱数が１であれば（ステップＳ３２でＹＥＳ）、ローカル信号発生部１１１は上昇するノコギリ波を１周期出力する（ステップＳ３３）。１ビット乱数が０であれば（ステップＳ３２でＮＯ）、ローカル信号発生部１１１は下降するノコギリ波を１周期出力する（ステップＳ３４）。
【００４４】
図１２は、上部の２つのグラフが、周期信号ＳＧ０とローカル信号ＳＧ１を示している。周期信号ＳＧ０とローカル信号ＳＧ１の縦軸は電圧であり、横軸は時間である。下の４つのグラフはいずれも時間・周波数グラフである。第２の発生方式では、のこぎり波が周期信号ＳＧ０である。
【００４５】
ローカル信号発生部１１１は、のこぎり波を周期信号ＳＧ０として発生し、乱数系列の各１ビット乱数と部分周期と対応させる。第２の発生方式では、部分周期は、図１２の周期信号ＳＧ０において、時刻ｔ１から時刻ｔ２である。つまり、のこぎり波の１周期が部分周期である。図１２では、ローカル信号発生部１１１は、乱数系列の各１ビット乱数と、時刻ｔ１から時刻ｔ２の部分周期、時刻ｔ２から時刻ｔ３の部分周期、時刻ｔ３から時刻ｔ４の部分周期、時刻ｔ４から時刻ｔ５の部分周期、時刻ｔ５から時刻ｔ６の部分周期及び時刻ｔ６から時刻ｔ７の部分周期とを対応させている。ローカル信号発生部１１１は、１ビット乱数のビット値が０の場合、のこぎり波の増加期間（のこぎり波の１周期）の形状を元に、時間経過に対して減少する減少形状ののこぎり波をローカル信号ＳＧ１として発生する。減少形状ののこぎり波は、増加期間の形状に対して縦軸対称である。１ビット乱数のビット値が１の場合、ローカル信号発生部１１１は、のこぎり波の増加期間（のこぎり波の１周期）の形状を元に、そのまま、のこぎり波の増加期間の形状のローカル信号ＳＧ１を発生する。
【００４６】
図１２の下の４つは、送信信号ＳＧ２、受信信号ＳＧ３、ミキサ出力信号ＳＧ４及びフィルタ出力信号ＳＧ６である。図１２は攻撃が無い場合である。送信信号ＳＧ２は、レーダ１の送信信号に部分的に一致する。そのため、対応するビート信号ＳＧ５を適切に切り出して信号処理すれば、レーダ１と同様に、距離・速度のセンシングができる。図１２において、四角形２１２で表示した、１ビット乱数が０から１、または１から０へ変化する区間でのみ、時間・周波数フィルタ２１０が「通過」となる。攻撃が無い場合のミキサ出力信号ＳＧ４において、四角形２１２の領域に含まれる信号は無く、結果としてフィルタ出力信号ＳＧ６は常に無しとなる。
【００４７】
図１３は、攻撃が有る場合の各信号を示す。攻撃者は、乱数系列を予測できないため、のこぎり波において上りと下りが逆の、本来ならあり得ない欺瞞信号を出力してしまう。それが、攻撃者が想定する送信信号ＳＧ２である。送信信号ＳＧ２は、受信信号ＳＧ３を介して、ミキサ出力信号ＳＧ４に現れる。その結果、時間・周波数フィルタ２１０が「通過」となっている四角形２１２で表示した区間で、ミキサ出力信号ＳＧ４が有効になる。すなわち、１ビット乱数が０から１、または１から０に遷移する区間において、検出器２２０によってフィルタ出力信号ＳＧ６が観測される。そのため、攻撃判定部１１４は、当該区間にフィルタ出力信号ＳＧ６が存在することをもって、攻撃が有ると判定できる。
【００４８】
なお、第２の発生方式では、連続する１ビット乱数の２ビットによって時間・周波数フィルタ２１０の通過か阻止かが変化する。そのため、検出における図６の条件分岐であるステップＳ１１の条件は、「１ビット乱数の値がその直前の１ビット乱数の値と異なるか」という条件にする必要がある。
【００４９】
＊＊＊第３の発生方式＊＊＊
図１４、図１５、図１６を参照してローカル信号ＳＧ１の第３の発生方式を説明する。第３の発生方式は、周期信号ＳＧ０として三角波を発生する。第３の発生方式は、乱数系列の１ビット乱数の値に応じて、三角波の上半分か下半分をローカル信号ＳＧ１として発生する。それ以外の点は、第１の発生方式と同様である。
図１４は、ローカル信号発生部１１１において、ローカル信号ＳＧ１を発生する手順を示したフローチャートである。第３の発生方式では、１ビット乱数として０と１の２値を使う。まずステップＳ４１においてローカル信号発生部１１１は、１ビット乱数を取得する。もし１ビット乱数が１であれば（ステップＳ４２でＹＥＳ）、ローカル信号発生部１１１は三角波の上部半周期を出力する（ステップＳ４３）。１ビット乱数が０であれば（ステップＳ４２でＮＯ）、ローカル信号発生部１１１は、三角波の下部半周期を出力する（ステップＳ４４）。
【００５０】
図１５は、上部の２つのグラフが、周期信号ＳＧ０とローカル信号ＳＧ１を示している。周期信号ＳＧ０とローカル信号ＳＧ１の縦軸は電圧であり、横軸は時間である。下の４つのグラフはいずれも時間・周波数グラフである。
【００５１】
第３の発生方式では、三角波の１周期は、図１５において、時刻ｔ１から時刻ｔ３が１周期である。周期信号ＳＧ０は三角波である。この三角波において、１周期は、最大振幅と最小振幅との中央の中央値Ｖ０（時刻ｔ１）から始まり頂（時刻ｔ１ａ）を経て中央値Ｖ０（時刻ｔ２）に戻る上に凸の上向き三角波と、上向き三角波に続き、中央値Ｖ０（時刻ｔ２）から始まり底（時刻ｔ２ａ）を経て中央値Ｖ０（時刻ｔ３）に戻る下に凸の下向き三角波とからなる。部分周期は１周期の各半周期である。時刻ｔ１から時刻ｔ２、時刻ｔ２から時刻ｔ３等は、部分周期である。図１５では、ローカル信号発生部１１１は、乱数系列の各１ビット乱数と、周期信号ＳＧ０における、各部分周期とを対応させている。ローカル信号発生部１１１は、１ビット乱数のビット値が０の場合、ローカル信号ＳＧ１として下向き三角波を発生し、１ビット乱数のビット値が１の場合、ローカル信号ＳＧ１として上向き三角波を発生する。なお、ビット値が０の場合に上向き三角波を発生し、ビット値が１の場合に下向き三角波を発生してもよい。
【００５２】
図１５の下の４つのグラフは、送信信号ＳＧ２、受信信号ＳＧ３、ミキサ出力信号ＳＧ４及びフィルタ出力信号ＳＧ６である。図１５は攻撃が無い場合である。送信信号ＳＧ２は、レーダ１の送信信号に部分的に一致する。そのため、送信信号ＳＧ２に対応するビート信号ＳＧ５を適切に切り出して信号処理することで、レーダ１と同様に、距離及び速度のセンシングができる。図１５において四角形２１３で表示した、１ビット乱数が０から０、または１から１へ連続する区間でのみ、時間・周波数フィルタ２１０が「通過」となる。攻撃が無い場合のミキサ出力信号ＳＧ４において、四角形２１３の領域に含まれる信号は無く、結果としてフィルタ出力信号ＳＧ６は常に無しとなる。
【００５３】
図１６は、攻撃が有る場合の各信号を示す。攻撃者は、１ビット乱数を予測できないため、三角波の上半分と下半分とが逆の、本来ならあり得ない欺瞞信号を出力してしまう。それが、攻撃者が想定する送信信号ＳＧ２である。送信信号ＳＧ２は、受信信号ＳＧ３を介して、ミキサ出力信号ＳＧ４に現れる。その結果、時間・周波数フィルタ２１０が「通過」となっている四角形２１３で表示した区間で、ミキサ出力信号ＳＧ４が有効になる。すなわち、１ビット乱数が０から０、または１から１に遷移する区間において、検出器２２０によってフィルタ出力信号ＳＧ６が検出される。そのため、攻撃判定部１１４は、当該区間にフィルタ出力信号ＳＧ６が存在することをもって、攻撃が有ると判定できる。
【００５４】
なお、第３の発生方式では、連続する１ビット乱数の２ビットによって時間・周波数フィルタ２１０の通過、阻止が変化する。そのため、検出における図６の条件分岐であるステップＳ１１の条件は、「１ビット乱数の値がその直前の１ビット乱数の値と同一か」という条件にする必要がある。
【００５５】
＊＊＊第４の発生方式＊＊＊
図１７、図１８、図１９を参照して第４の発生方式を説明する。第４の発生方式は、周期信号ＳＧ０として三角波を発生し、乱数系列に応じて、三角波にパルスを重畳してローカル信号ＳＧ１を発生する。それ以外の点は、第１の発生方式と同様である。
図１７は、ローカル信号発生部１１１において、ローカル信号ＳＧ１を発生する手順を示したフローチャートである。第４の発生方式では、１ビット乱数として０と１の２値を使う。まず、ローカル信号発生部１１１は、ステップＳ５１で１ビット乱数を取得する。もし１ビット乱数が１であれば（ステップＳ５２でＹＥＳ）、ローカル信号発生部１１１は、三角波にパルスを重畳する（ステップＳ５３）。１ビット乱数が０であれば（ステップＳ５２でＮＯ）、三角波をそのまま出力する（ステップＳ５４）。
【００５６】
図１８は、上部の２つのグラフが、周期信号ＳＧ０とローカル信号ＳＧ１を示している。周期信号ＳＧ０とローカル信号ＳＧ１の縦軸は電圧であり、横軸は時間である。下の４つはいずれも時間・周波数グラフである。
【００５７】
第４の発生方式では、三角波の１周期及び部分周期は、第１の発生方式と同じである。図１８では、ローカル信号発生部１１１は、乱数系列の各１ビット乱数と、周期信号ＳＧ０における、各部分周期とを対応させている。ローカル信号発生部１１１は、１ビット乱数のビット値が０の場合、単位三角波にパルスを重畳せず、単位三角波をローカル信号ＳＧ１として発生し、１ビット乱数のビット値が１の場合、単位三角波にパルスを重畳し、パルスの重畳された単位三角波をローカル信号ＳＧ１として発生する。
【００５８】
図１８の下の４つのグラフは、送信信号ＳＧ２、受信信号ＳＧ３、ミキサ出力信号ＳＧ４及びフィルタ出力信号ＳＧ６である。図１８は攻撃が無い場合である。送信信号ＳＧ２は、レーダ１の送信信号に部分的に一致する。そのため、送信信号ＳＧ２に対応するビート信号ＳＧ５を適切に切り出して信号処理することで、レーダ１と同様に、距離及び速度のセンシングができる。図１８において、横線２１４と横線２１５との間の範囲に存在する高周波数の部分のみ、時間・周波数フィルタ２１０を「通過」とする。フィルタ制御信号ＳＧ７によって、三角波にパルスを重畳した場合に限り、ミキサ出力信号ＳＧ４が時間・周波数フィルタ２１０を通過できる遮断周波数を選択する。そのため、フィルタ出力信号ＳＧ６は、パルスの重畳がある１ビット乱数が１の区間においてのみ、検出ありとなる。
【００５９】
図１９は、攻撃が有る場合の各信号を示す。攻撃者は、１ビット乱数を予測できないため、本来はパルスを重畳すべき場所で、パルスの重畳無しの三角波出力してしまう。それが、攻撃者が想定する送信信号ＳＧ２である。送信信号ＳＧ２は、受信信号ＳＧ３を介して、ミキサ出力信号ＳＧ４に現れる。その結果として、１ビット乱数が１の区間であっても、フィルタ出力信号ＳＧ６が検出無しとなる。そのため、攻撃判定部１１４は、１ビット乱数が１の区間にフィルタ出力信号ＳＧ６が存在しないことをもって、攻撃が有ると判定できる。
なお、周期信号ＳＧ０として三角波を示したが、周期信号ＳＧ０は、のこぎり波でもよいし、他の周期信号でもよい。
【００６０】
＊＊＊２種類以上のフィルタと、その結果の組み合わせ＊＊＊
図３に示すレーダ１−１では、時間・周波数フィルタ２１０と検出器２２０とを備える制御フィルタ２００を１つだけ使用していたが、複数の制御フィルタ２００を使っても良い。
図２０は、レーダ１−２の構成を示す。レーダ１−２は、第１の制御フィルタ２００−１と、第２の制御制御フィルタ２００−２との２つを使用する。第１の制御フィルタ２００−１は、時間・周波数フィルタ２１０−１と検出器２２０−１とを備え、第２の制御フィルタ２００−２は、時間・周波数フィルタ２１０−２と検出器２２０−２とを備える。時間・周波数フィルタ２１０−１と、時間・周波数フィルタ２１０−２とは、通過特性が異なる。異なる通過特性を持つ時間・周波数フィルタ２１０−１と時間・周波数フィルタ２１０−２とを相補的に用いることで、結果として攻撃の検出性能が向上する。具体的には、フィルタ制御部１１５は、第１の制御フィルタ２００−１が使用するフィルタ制御信号ＳＧ７である第１の制御信号ＳＧ７−１を第１の制御フィルタ２００−１へ出力し、第２の制御フィルタ２００−２が使用するフィルタ制御信号ＳＧ７である第２の制御信号ＳＧ７−２を第２の制御フィルタ２００−２へ出力する。
【００６１】
＊＊＊２種類のフィルタを用いた利用方法＊＊＊
以下に、異なる通過特性を持つ第１の制御フィルタ２００−１と第２の制御フィルタ２００−２とを利用する具体的な利用方法を説明する。第１の制御フィルタ２００−１と第２の制御フィルタ２００−２とを用いて、受信信号の発生タイミングを計測する。この計測方法を、図２１を用いて説明する。
図２１は、時間・周波数グラフである。図２１では、第１の制御信号ＳＧ７−１は、第１の制御フィルタ２００−１の通過時間帯が指示されており、第２の制御信号ＳＧ７−２は、第１の制御フィルタ２００−１の通過時間帯とは異なる、第２の制御フィルタ２００−２の通過時間帯が指示されている。
【００６２】
送信信号ＳＧ２として、図１８の場合と同様に、パルスを重畳した三角波を想定する。また、図２１の時刻Ｔ１において送信信号ＳＧ２に現われるパルスが、時刻Ｔ２において受信信号ＳＧ３へ到達するとする。
【００６３】
ミキサ出力信号ＳＧ４の時間・周波数グラフには、２つのハッチングで範囲２１６と範囲２１７を示した。範囲２１６と範囲２１７とは、時間・周波数フィルタ２１０−１と時間・周波数フィルタ２１０−２との通過特性を表す。時間・周波数フィルタ２１０−１は、時刻Ｔ２よりも前の範囲２１６の信号を通過し、時刻Ｔ２後の信号を阻止する。一方、時間・周波数フィルタ２１０−２は、時刻Ｔ２より前の信号を阻止し、時刻Ｔ２後の範囲２１７の信号を通過する。
【００６４】
図２１では、時間・周波数フィルタ２１０−１のフィルタ出力信号ＳＧ６−１と、時間・周波数２１０−２のフィルタ出力信号ＳＧ６−２の時間・周波数グラフで示した。
攻撃が無い場合、次の動作が想定される。時間・周波数フィルタ２１０−１のフィルタ出力信号ＳＧ６−１は、検出無しとなる。一方、時間・周波数フィルタ２１０−２のフィルタ出力信号ＳＧ６−２は、検出有りとなる。以下の想定外の動作は、異常事態であり、攻撃と判定される。つまり、フィルタ出力信号ＳＧ６−１が検出有りとなる場合、または、フィルタ出力信号ＳＧ６−２が検出無しとなる場合である。
【００６５】
以上のように、相補的な２つの制御フィルタを用いることで、図示していないローカル信号ＳＧ１に与えたパルスがミキサ出力信号ＳＧ４に伝達したことだけではなく、想定された時間にパルスが到達したことを検証できる。パルスの到達時間の検証により、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２という狭い時間区間の間に欺瞞信号を発生させる高度な攻撃への耐性を得られる。
【００６６】
＊＊＊攻撃判定の特殊例＊＊＊
攻撃者は、１ビット乱数の値を適当に推定して攻撃をするかもしれない。１ビット乱数の推定に成功する確率は１／２である。同じ検出をｎ回繰り返せば、攻撃者がその全てに成功する確率は（１／２）のｎ乗に低下する。その性質を利用し、複数回の検出を繰り返し、ある定められた確度を得た時に限り検出有りと判定するようにしてもよい。つまり、攻撃判定部１１４は、図６の攻撃判定の処理を複数繰り返し、繰り返しの結果から攻撃ありと検出してもよい。このように、攻撃判定部１１４は、複数回の判定結果を使用して、攻撃の有無を判定する。
【００６７】
＊＊＊時間・周波数フィルタ２１０の特殊な例＊＊＊
時間・周波数フィルタ２１０は、信号を通過させる時刻のみを制御するゲート２１１ａと、周波数帯域のみを制御する帯域通過フィルタ２１２ａを縦続接続して構成できる。
図２２は、時間・周波数フィルタ２１０が、ゲート２１１ａと帯域通過フィルタ２１２ａで構成る図である。時間・周波数フィルタ２１０は、ゲート２１１ａと帯域通過フィルタ２１２ａの縦列接続として実現される。ゲート制御信号ＳＧ７１はゲート２１１ａを制御し、フィルタ制御信号ＳＧ７２は、帯域通過フィルタ２１２ａを制御する。ゲート制御信号ＳＧ７１とフィルタ制御信号ＳＧ７２とは、フィルタ制御信号ＳＧ７である。
【００６８】
ゲート２１１ａは、ゲート制御信号ＳＧ７１によって開閉する。その結果、特定の時刻に到来したミキサ出力信号ＳＧ４のみを通過させる時間フィルタが実現できる。帯域通過フィルタ２１２ａは、特定の周波数帯の信号のみを通過させる。フィルタ制御信号ＳＧ７２によって通過させる周波数が変更できる帯域通過フィルタ２１２ａを用いてもよい。以上のように、ゲート２１１ａと帯域通過フィルタ２１２ａを組み合わせることで、時間・周波数フィルタ２１０が実現できる。このように、制御フィルタ２００の時間・周波数フィルタ２１０は、電気信号によって通過時間帯を制御可能なゲート２１１ａと、ゲート２１１ａに使用される電気信号とは異なる電気信号によって周波数帯を制御可能な帯域通過フィルタ２１２ａとを備えている。
【００６９】
＊＊＊時間・周波数フィルタの特殊例＊＊＊
コンピュータ１０１では、フィルタ制御部１１５が、距離・速度計算部１１２によって計算された距離または速度の少なくともいずれかを含む計測情報を用いて、フィルタ制御信号ＳＧ７を生成してもよい。具体的には以下のようである。計算部９０２である計算距離・速度計算部１１２は、対象物７１までの距離と計測対象の速度との少なくともいずれかを含む計測情報を、ミキサ出力信号ＳＧ４に基づいて計算する。フィルタ制御部１１５は、計算距離・速度計算部１１２によって計算された計測情報を使用して、通過条件であるフィルタ制御信号ＳＧ７を決定する。
【００７０】
＊＊＊検出器の特殊例＊＊＊
図２３は、検出器２２０の構成例を示す。検出器２２０は、図２３に示すように、波の有無を調べる検波器２２１と、後段の信号処理回路２２２を縦列接続して構成できる。特に信号処理回路２２２として、例えば、積分器、ピークホールド回路またはフィルタ回路などを用いてもよい。
【００７１】
＊＊＊リアクション方法の特殊例＊＊＊
距離・速度計算部１１２は、距離または速度を計算する際に、攻撃判定部１１４の判定結果を利用してもよい。例として、距離・速度計算部１１２は、攻撃有りと判定された期間に対応するビート信号ＳＧ５を廃棄する処理を行ってもよい。具体的には以下のようである。レーダ装置１−１では、計算部９０２である計算距離・速度計算部１１２は、攻撃判定部１１４から判定結果を取得し、対象物７１までの距離と計測対象の速度との少なくともいずれかを含む計測情報を、ミキサ出力信号ＳＧ４に基づいて計算する。計算距離・速度計算部１１２は、計測情報を維持するか廃棄するかを、取得した判定結果を使用して決定する。
【００７２】
＊＊＊距離・速度計算部１１２に関する特殊例＊＊＊
距離・速度計算部１１２は、対象物７１の距離または速度を計算する際に、１ビット乱数が０か１かに応じて、あらかじめ定めた方法で、ビート信号を補正してもよい。具体的には以下のようである。レーダ１−１では、ビート信号生成部９０３である低域通過フィルタ６０は、ミキサ出力信号ＳＧ４が入力され、ミキサ出力信号ＳＧ４からビート信号ＳＧ５を生成して出力する。計算部９０２である距離・速度計算部１１２は、低域通過フィルタ６０からビート信号ＳＧ５が入力され、乱数系列を乱数生成部１１３から取得し、取得した乱数系列を用いてビート信号ＳＧ５を補正する。距離・速度計算部１１２は、補正されたビート信号ＳＧ５を用いて、計測対象までの距離と計測対象の速度との少なくともいずれかを含む計測情報を計算する。
【００７３】
＊＊＊他の構成＊＊＊
図２４は、処理回路９９を示す図である。本実施の形態では、ローカル信号発生部１１１、距離・速度計算部１１２、乱数生成部１１３、攻撃判定部１１４及びフィルタ制御部１１５の機能はソフトウェアで実現される。しかし、変形例として、ローカル信号発生部１１１、距離・速度計算部１１２、乱数生成部１１３、攻撃判定部１１４及びフィルタ制御部１１５の機能が、ハードウェアで実現されてもよい。つまり、処理回路９９によって、前述したプロセッサ１１０として示すローカル信号発生部１１１、距離・速度計算部１１２、乱数生成部１１３、攻撃判定部１１４、フィルタ制御部１１５及びメモリ１２０の機能が実現される。処理回路９９は信号線９９ａに接続している。処理回路９９は電子回路である。処理回路９９は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ・Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ・Ｓｐｅｃｉｆｉｃ・Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ・Ｃｉｒｃｕｉｔ）、又は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ・Ｇａｔｅ・Ａｒｒａｙ）である。
【００７４】
別の変形例として、ローカル信号発生部１１１、距離・速度計算部１１２、乱数生成部１１３、攻撃判定部１１４、フィルタ制御部１１５及びメモリ１２０の機能がソフトウェアとハードウェアとの組合せで実現されてもよい。プロセッサ１１０、メモリ１２０及び処理回路９９を総称して「プロセッシングサーキットリ」という。ローカル信号発生部１１１、距離・速度計算部１１２、乱数生成部１１３、攻撃判定部１１４、フィルタ制御部１１５及びメモリ１２０の機能がプロセッシングサーキットリにより実現される。なおレーダ１−１の動作を攻撃検出方法と把握することもできる。
【００７５】
＊＊＊実施の形態２の構成＊＊＊
図２５は、実施の形態２の制御システム７００の構成を示す。実施の形態２の制御システム７００は、レーダ１−３、センサ３００、アクチュエータ４００、表示装置５００及びコンピュータ６００を備えている。レーダ１−３は、実施の形態１のレーダ１−１またはレーダ１−２である。制御システム７００は、レーダ１−３による距離または速度の計測を伴う、センサシステムまたはアクチュエータシステムの広範に適用できる。応用例としては、たとえば、自動車、農業用機械及びロボットなどの自動運転または運転支援である。
【００７６】
コンピュータ６００の構成を、図２６を用いて説明する。
図２６は、コンピュータ６００の構成図である。コンピュータ６００は、ハードウェアとして、プロセッサ６１０、メモリ６２０、アナログ信号インタフェース６３０、ディジタル信号インタフェース６４０、及び表示インタフェース６５０を備える。また、コンピュータ６００は、機能構成として、レーダ制御部６１１、センサ制御部６１２、認知・判断処理部６１３、アクチュエータ制御部６１４及び表示制御部６１５を持つ。
【００７７】
レーダ制御部６１１、センサ制御部６１２、認知・判断処理部６１３、アクチュエータ制御部６１４及び表示制御部６１５は、プログラムとして実現される。プログラムは、メモリ６２０に記憶される。プログラム、プロセッサ４０１に読み出されて実行される。アナログ信号インタフェース６３０とディジタル信号インタフェース６４０とは、コンピュータ６００と、レーダ１−３、センサ３００及びアクチュエータ４００とが通信するために使用される。表示インタフェース６５０は、コンピュータ６００と表示装置５００とが通信するために使用される。
【００７８】
＊＊＊制御システム７００の動作＊＊＊
図２７は、制御システム７００の動作を示すフローチャートである。図２７により、制御システム７００の動作を説明する。まず、ステップＳ６１において、コンピュータ６００は情報を取得する。より具体的には、レーダ制御部６１１が、レーダ１−３から、距離・速度信号ＳＧ１１と攻撃検出信号ＳＧ１２とを取得する。距離・速度信号ＳＧ１１は、距離・速度計算部１１２が出力する。距離・速度信号ＳＧ１１は、距離・速度計算部１１２が計算した、対象物７１とレーダとの距離と、対象物７１の相対速度とを示す信号である。攻撃検出信号ＳＧ１２は、攻撃判定部１１４が出力する。攻撃検出信号ＳＧ１２は、攻撃判定部１１４が攻撃の検出を示す信号である。センサ制御部６１１が、センサ３００からセンシング信号ＳＧ１３を取得する。センシング信号ＳＧ１３はセンサ３００の検出結果を示す信号である。ステップＳ６２において、認証・判断処理部６１３が、距離・速度信号ＳＧ１１、攻撃検出信号ＳＧ１２、及びセンシング信号ＳＧ１３を用いて、認知及び判断を行う。ステップＳ６３において、アクチュエータ制御部６１４が、ステップＳ６２での認知及び判断の結果を元に、アクチュエータ４００を制御するアクチュエータ制御信号ＳＧ１４をアクチュエータ４００へ出力する。以上のステップＳ６１からステップＳ６３を繰り返すことで、コンピュータ６００は、アクチュエータ４００を制御することによる自動動作または自律動作を実現できる。
【００７９】
＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
レーダ１−３より得た攻撃検出信号ＳＧ１２を用いることで、ステップＳ６３における認知または判断が、攻撃に対して頑健になる。
攻撃検出信号ＳＧ１２が攻撃の存在を示す際のリアクションとして、
（１）センサ３００の情報のみを用いて動作を継続する、
（２）安全停止へ移行する、
（３）最低限の機能のみを提供する縮退モードへ移行する、
（４）表示制御部６１５、表示インタフェース６５０、及び表示装置５００を介してユーザに注意を促す、
などの（１）から（４）の動作を行うことができる。
【符号の説明】
【００８０】
ＳＧ０  周期信号、ＳＧ０１，ＳＧ１  ローカル信号、ＳＧ０２，ＳＧ２  送信信号、ＳＧ０３，ＳＧ３  受信信号、ＳＧ０４，ＳＧ４  ミキサ出力信号、ＳＧ０５，ＳＧ５  ビート信号、ＳＧ６  フィルタ出力信号、ＳＧ７  フィルタ制御信号、ＳＧ７−１  第１の制御信号、ＳＧ７−２  第２の制御信号、ＳＧ８  検出信号、ＳＧ１１  距離・速度信号、ＳＧ１２  攻撃検出信号、ＳＧ１３  センシング信号、ＳＧ１４  アクチュエータ制御信号、１，１−１，１−２，１−３  レーダ、１０  コンピュータ、２０  信号発生器、３０  送信アンテナ、４０  受信アンテナ、５０  ミキサ、６０  低域通過フィルタ、７１  対象物、１０１，１０２  コンピュータ、１１０  プロセッサ、１１１  ローカル信号発生部、１１２  距離・速度計算部、１１３  乱数生成部、１１４  攻撃判定部、１１５  フィルタ制御部、１２０  メモリ、１３０  アナログ信号インタフェース、１４０  ディジタル信号インタフェース、２００  制御フィルタ、２００−１  第１の制御フィルタ、２００−２  第２の制御フィルタ、２１０  時間・周波数フィルタ、２１１ａ  ゲート、２１２ａ  帯域通過フィルタ、２１１，２１２，２１３  四角形、２１４，２１５  横線、２１６、２１７  範囲、２２０  検出器、２２１  検波器、２２２  信号処理回路、３００  センサ、４００  アクチュエータ、５００  表示装置、６００  コンピュータ、６１０  プロセッサ、６２０  メモリ、６３０  アナログ信号インタフェース、６４０  ディジタル信号インタフェース、６５０  表示インタフェース、７００  制御システム、９０１  送信部、９０２  計算部、９０３  ビート信号生成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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