DE-102024210619-A1 - Verfahren zum optimierten Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems

Abstract

Verfahren zum optimierten Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems(1) mit den Schritten: Aussenden eines Radarsignales (RS1) durch eine Sendeeinheit (2) des Radarsystems (1), wobei eine an Kanaleigenschaften eines physikalischen Übertragungskanals angepasste Authentifizierungssequenz (AS1) in das ausgesendete Radarsignal (RS1) eingebettet wird; Empfangen eines Radarsignales (RS2) durch eine Empfangseinheit(3) des Radarsystems (1) über den physikalischen Übertragungskanal, und Akzeptieren des von der Empfangseinheit (3) des Radarsystems (1) empfangenen Radarsignales (RS2) als valide, falls eine in dem empfangenen Radarsignal (RS2) enthaltene Authentifizierungssequenz (AS2) eine ausreichende Ähnlichkeit zu der in dem ausgesendeten Radarsignal (RS1) eingebetteten angepassten Authentifizierungssequenz (AS1) aufweist.

Inventors

• Christian Matthias Didong

Assignees

• Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241105

Claims (20)

1. Verfahren zum optimierten Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems (1) mit den Schritten: Aussenden (S1) eines Radarsignales (RS1) durch eine Sendeeinheit (2) des Radarsystems (1), wobei eine an Kanaleigenschaften eines physikalischen Übertragungskanals (PHY) angepasste Authentifizierungssequenz (AS1) in das ausgesendete Radarsignal (RS1) eingebettet wird; Empfangen (S2) eines Radarsignales (RS2) durch eine Empfangseinheit (3) des Radarsystems (1) über den physikalischen Übertragungskanal (PHY); und Akzeptieren (S3) des von der Empfangseinheit (3) des Radarsystems (1) empfangenen Radarsignales (RS2) als valide, falls eine in dem empfangenen Radarsignal (RS2) enthaltene Authentifizierungssequenz (AS2) eine ausreichende Ähnlichkeit zu der in dem ausgesendeten Radarsignal (RS1) eingebetteten und an die Kanaleigenschaften des physikalischen Übertragungskanals (PHY) angepassten Authentifizierungssequenz (AS1) aufweist.
2. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 1 , wobei die Authentifizierungssequenz (AS1) auf Grundlage einer bereitgestellten Zufallssequenz (ZS) erzeugt wird.
3. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 2 , wobei die Zufallssequenz (ZS) eine Zufallsbitfolge aufweist, die von einem Zufallszahlengenerator (RNG) des Radarsystems generiert wird.
4. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 2 , wobei die Zufallssequenz (ZS) von einer Verschlüsselungseinheit des Radarsystems (1) entsprechend einer Verschlüsselungsfunktion generiert wird.
5. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4 , wobei die generierte Zufallssequenz (ZS) mittels eines ersten Algorithmus entsprechend einer ersten vorgegebenen Funktion (f) zur Erzeugung einer modifizierten Zufallssequenz (ZSM) modifiziert wird.
6. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 5 , wobei die generierte Zufallssequenz (ZS) zur Erzeugung der modifizierten Zufallssequenz (ZSM) modifiziert wird, indem die Zufallssequenz (ZS) mit weiteren bereitgestellten Bits verschachtelt wird, welche die Signaleigenschaften der Authentifizierungssequenz (AS1), die in das von der Sendeeinheit (2) ausgesendete Radarsignal (RS1) eingebettet wird, dahingehend anpasst, dass die Authentifizierungssequenz (AS2), die innerhalb des von der Empfangseinheit (3) über den physikalischen Übertragungskanal (PHY) empfangenen Radarsignales (RS2) enthalten ist, eindeutiger erkennbar ist.
7. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 6 , wobei die bereitgestellten Bits, mit denen die Zufallssequenz (ZS) verschachtelt wird, eine fest vorgegebene Folge von Bits umfasst oder in Abhängigkeit von Bitfolgen innerhalb der Zufallssequenz (ZS) selektiert werden.
8. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 7 , wobei die Zufallssequenz (ZS) eine Zufallsbitfolge aufweist, die in mehrere Gruppen von Zufallsbits unterteilt wird, wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gruppen von Zufallsbits jeweils bereitgestellte Bits eingefügt werden, welche die Signaleigenschaften der Authentifizierungssequenz (AS1), die in das von der Sendeeinheit (2) ausgesendete Radarsignal (RS1) eingebettet wird, dahingehend anpasst, dass die Authentifizierungssequenz, die innerhalb des von der Empfangseinheit (3) des Radarsystems (1) über den physikalischen Übertragungskanal empfangenen Radarsignales (RS2) enthalten ist, eindeutiger erkennbar ist.
9. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 8 , wobei die Gruppen von Zufallsbits innerhalb der Zufallsbitfolge der Zufallssequenz (ZS) jeweils eine bestimmte Anzahl von Zufallsbits umfassen.
10. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 9 , wobei die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gruppen von Zufallsbits der Zufallsbitfolge der Zufallssequenz (ZS) eingefügten Bits mindestens eine Codebitfolge (C) eines verschiedene Codebitfolgen umfassenden Codesets (CS) umfassen, die in Abhängigkeit der vorangehenden und/oder in Abhängigkeit der nachfolgenden Gruppe von Zufallsbits der Zufallssequenz (ZS) selektiert werden.
11. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 10 , wobei die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gruppen von Zufallsbits der Zufallsbitfolge der Zufallssequenz (ZS) eingefügten Bits der mindestens einen Codebitfolge (C) aus dem verschiedene Codebitfolgen umfassenden Codeset (CS) in Abhängigkeit von Kanaleigenschaften des physikalischen Übertragungskanals (PHY) und/oder in Abhängigkeit der vorangehenden und/oder in Abhängigkeit der nachfolgenden Gruppe von Zufallsbits der Zufallssequenz (ZS) selektiert werden.
12. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 10 oder 11 , wobei die Zufallsbits der vorangehenden Gruppe von Zufallsbits und die Zufallsbits der nachfolgenden Gruppe von Zufallsbits jeweils einen Index bilden, der zum Selektieren der eingefügten Codebitfolge (C) herangezogen wird.
13. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach einem der Ansprüche 5 bis 12 , wobei ein Radardatenpaket (RDP) mittels eines zweiten Algorithmus entsprechend einer zweiten vorgegebenen Funktion (g) auf Basis der modifizierten Zufallssequenz (ZSM) berechnet wird.
14. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 13 , wobei das berechnete Radardatenpaket (RDP) durch die Sendeeinheit (2) des Radarsystems (1) ausgesendet wird und als internes Radardatenpaket (RDP intern ) in einer Zwischenspeichereinheit (ZSPE) des Radarsystems (1) zwischengespeichert wird.
15. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 14 , wobei ein von der Empfangseinheit (3) des Radarsystems (1) empfangenes Radardatenpaket (RDP Empf ) mittels eines dritten Algorithmus (h) mit dem in der Zwischenspeichereinheit (ZSPE) zwischengespeicherten internen Radardatenpaket (RDP intern ) verglichen wird, um festzustellen, ob eine in dem empfangenen Radardatenpaket (RDP Empf ) enthaltene Authentifizierungssequenz (AS2) eine ausreichende Ähnlichkeit zu einer in dem zwischengespeicherten internen Radardatenpaket (RDP intern ) enthaltenen Authentifizierungssequenz (AS1) aufweist.
16. Verfahren zum Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems nach Anspruch 15 , wobei das von der Empfangseinheit (2) des Radarsystems (1) empfangene Radardatenpaket (RDP Empf ) als valide akzeptiert wird, falls die in dem empfangenen Radardatenpaket (RDP Empf ) enthaltene Authentifizierungssequenz (AS2) eine ausreichende Ähnlichkeit zu der in dem zwischengespeicherten internen Radardatenpaket (RDP intern ) enthaltenen Authentifizierungssequenz (AS1) aufweist.
17. Authentifizierungseinheit (4) für ein Radarsystem (1), welche dazu ausgelegt ist, ein von einer Empfangseinheit (3) des Radarsystems (1) über einen physikalischen Übertragungskanal (PHY) empfangenes Radarsignal (RS2) als valide zu akzeptieren, falls eine in dem empfangenen Radarsignal (RS2) enthaltene Authentifizierungssequenz (AS2) eine ausreichende Ähnlichkeit zu einer Authentifizierungssequenz (AS1) aufweist, die in einem von einer Sendeeinheit (2) des Radarsystems (1) ausgesendeten Radarsignal (RS1) eingebettet ist und die an Kanaleigenschaften des physikalischen Übertragungskanals (PHY) angepasst ist.
18. Authentifizierungseinheit für ein Radarsystem nach Anspruch 17 , wobei die Authentifizierungseinheit (4) einen Zufallszahlengenerator (RNG) aufweist, der dazu ausgelegt ist, als Zufallssequenz (ZS) eine Zufallsbitfolge zu generieren, und/oder wobei die Authentifizierungseinheit (4) eine Verschlüsselungseinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Zufallssequenz (ZS) entsprechend einer Verschlüsselungsfunktion zu generieren, wobei die in das ausgesendete Radarsignal (RS1) eingebettete Authentifizierungssequenz (AS1) auf Grundlage der generierten Zufallssequenz (ZS) erzeugt wird.
19. Authentifizierungseinheit für ein Radarsystem nach Anspruch 18 , wobei die generierte Zufallssequenz (ZS) zur Erzeugung einer modifizierten Zufallssequenz (ZSM) modifiziert wird, indem die Zufallssequenz (ZS) mit weiteren bereitgestellten Bits verschachtelt wird, welche die Signaleigenschaften der Authentifizierungssequenz (AS1), die in dem von der Sendeeinheit (2) ausgesendeten Radarsignal (RS1) eingebettet wird, dahingehend anpasst, dass die Authentifizierungssequenz (AS2), die innerhalb des von der Empfangseinheit (3) über den physikalischen Übertragungskanal (PHY) empfangenen Radarsignales (RS2) enthalten ist, eindeutiger erkennbar ist.
20. Authentifizierungseinheit für ein Radarsystem nach Anspruch 18 oder 19 , wobei die Authentifizierungseinheit (4) eine Berechnungseinheit (BE) enthält, die dazu ausgelegt ist, die generierte Zufallssequenz (ZS) mittels eines ersten Algorithmus entsprechend einer ersten vorgegebenen Funktion (f) zur Erzeugung der modifizierten Zufallssequenz (ZSM) zu modifizieren, ein Radardatenpaket (RDP) mittels eines zweiten Algorithmus entsprechend einer zweiten vorgegebenen Funktion (g) auf Basis der modifizierten Zufallssequenz (ZSM) zu berechnen, wobei das berechnete Radardatenpaket (RDP Sende ) von der Sendeeinheit (2) des Radarsystems (1) ausgesendet wird und als internes Radardatenpaket (RDP intern ) in einer Zwischenspeichereinheit (ZSPE) der Authentifizierungseinheit (4) zwischengespeichert wird, und wobei die Berechnungseinheit (BE) dazu ausgelegt ist, ein von der Empfangseinheit (3) des Radarsystems (1) empfangenes Radardatenpaket (RDP Empf ) mittels eines dritten Algorithmus (h) mit dem zwischengespeicherten internen Radardatenpaket (RDP imtern ) zu vergleichen, um festzustellen, ob eine in dem empfangenen Radardatenpaket (RDP Empf ) enthaltene Authentifizierungssequenz (AS2) eine ausreichende Ähnlichkeit zu einer in dem zwischengespeicherten internen Radardatenpaket (RDP intern ) enthaltenen Authentifizierungssequenz (AS1) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kanaloptimierten Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems sowie eine Authentfizierungseinheit für ein Radarsystem zum Schutz vor Angriffen Dritter auf das Radarsystem durch Einsatz einer an Kanaleigenschaften eines Übertragungskanals angepassten Authentifizierungssequenz. Stand der Technik Radartechnologie wird in verschiedenen Bereichen zur Detektion von Objekten in der Umgebung mittels Radiowellen eingesetzt. Dabei steht die Erkennung und Ortung von Objekten im Vordergrund. Je nach Radartechnologie und eingesetzter Signalverarbeitung können der Abstand, der Winkel und die Geschwindigkeit eines Objekts in der Umgebung des Radarsystems bestimmt werden. Die DE 10 2014 017 671 A1 betrifft ein herkömmliches Verfahren zur Authentifizierung von Datenpaketen in einem offenen Netzwerk an, über welches ein Sender und ein Empfänger miteinander verbunden sind. Der Sender verfügt über eine Anzahl vordefinierter zulässiger Authentifizierungsnummern, wobei der Sender ein Datenpaket markiert, indem er dem Datenpaket eine zulässige Authentifizierungsnummer hinzufügt. Diese wird hierdurch anschließend für den Sender unzulässig. Der Sender versendet das markierte Datenpaket über das Netzwerk. Der Empfänger empfängt das markierte Datenpaket, wobei der Empfänger das empfangene Datenpaket auf das Vorhandensein einer zulässigen Authentifizierungsnummer überprüft. Der Empfänger verwirft das empfangene Datenpaket, falls in dem empfangenen Datenpaket keine zulässige Authentifizierungsnummer identifiziert wird. Umgekehrt akzeptiert der Empfänger das empfangene Datenpaket zur Weiterverarbeitung, falls in dem empfangenen Datenpaket eine zulässige Authentifizierungsnummer identifiziert wird. Diese wird hierdurch anschließend für den Empfänger unzulässig. Radarsysteme beruhen allgemein auf dem Prinzip, dass eine Reflektion eines von dem Radarsystem ausgesandten Radarsignals erneut vom dem Radarsystem empfangen wird und aufgrund von Charakteristiken des empfangenen Radarsignales Informationen hinsichtlich der Umgebung des Radarsystems extrahierbar sind. Es existieren verschiedene Radartechniken wie beispielsweise ein Frequency Modulated Carrier Wave (FMCW)-Radarsystem. Darüber hinaus existieren Radarvarianten wie z.B. digitale Radarsysteme (Digital Radar), in denen ein Nachrichtenpaket einer bestimmten Form ausgesandt wird und im Anschluss der Empfang des gleichen Nachrichtenpakets erkannt wird. Aufgrund von Interferenzen und Rauschen wird dann in der Regel das empfangene Signal gegen das ausgesandte Nachrichtenpaket korreliert, um eine definierte Toleranz gegenüber Übertragungsfehlern herzustellen. Die gemessenen Radarsignale werden bei herkömmlichen Radarsystemen nicht authentifiziert und sind daher durch einen Angreifer fälschbar. Ein Angreifer kann daher selbst ein gleichlautendes Signal aussenden, welches von dem Radarsystem irrtümlicherweise als Empfang einer Reflektion des eigenen Signals erkannt wird und damit zu einem falschen Ergebnis hinsichtlich der Umgebung des Radarsystems führen. Beispielsweise könnte ein Objekt irrtümlicherweise in einem viel kürzerem Abstand zu dem Radarsystem erkannt werden oder mit einer anderen Geschwindigkeit relativ zu dem Radarsystem als dies tatsächlich der Fall ist. Je nach Auflösung des Radarbildes kann im Falle einer Klassifikation des Objekts basierend auf Radardaten die Klassifizierung des Objektes ebenfalls verfälscht werden, sodass beispielsweise ein in der Umgebung befindlicher Fußgänger irrtümlicherweise als Auto erkannt wird. Offenbarung der Erfindung Die Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum optimierten Detektieren einer Umgebung eines Radarsystems mit den Schritten:Aussenden eines Radarsignales durch eine Sendeeinheit des Radarsystems, wobei eine an Kanaleigenschaften eines physikalischen Übertragungskanals angepasste Authentifizierungssequenz in das ausgesendete Radarsignal eingebettet wird;Empfangen eines Radarsignales durch eine Empfangseinheit des Radarsystems über den physikalischen Übertragungskanal; undAkzeptieren des von der Empfangseinheit des Radarsystems empfangenen Radarsignales als valide, falls eine in dem empfangenen Radarsignal enthaltene Authentifizierungssequenz eine ausreichende Ähnlichkeit zu der in dem ausgesendeten Radarsignal eingebetteten angepassten Authentifizierungssequenz aufweist. Eine Kernidee der Erfindung besteht in der Erweiterung eines bestehenden Radarsystems dahingehend, dass in die Radarsignale, insbesondere in Radardatenpaketen bzw. -frames Authentifizierungssequenzen eingebaut bzw. eingebettet werden und dass beim Empfang der reflektierten Radarsignale, insbesondere von Radardatenpaketen, die darin enthaltenen Authentifizierungssequenzen mit den zwischengespeicherten erwarteten Authentifizierungssequenzen verglichen werden, um valide von invaliden Radardatenpaketen zu unterscheiden. Das erfindungsgemäße Verfahren verhindert hierdurch mögliche Angriffe auf Verkehrsteilnehmer, di