最近，網(wǎng)上關(guān)于特斯拉電動車的自動駕駛系統(tǒng)倍受爭議，褒揚和批評的案例都成為焦點。為此，來自中國的黑客們，360汽車信息安全團隊和浙江大學(xué)聯(lián)合進(jìn)行了首次攻擊特斯拉自動駕駛系統(tǒng)的實車實驗。下圖是360汽車信息安全團隊負(fù)責(zé)人劉健皓和浙江大學(xué)智能系統(tǒng)安全實驗室成員閆琛在Keysight公司北京開放實驗室進(jìn)行毫米波雷達(dá)干擾實驗時的照片。

相關(guān)的實驗信息之前6月份在本公眾平臺上做過首發(fā)，但由于相關(guān)實驗還沒有正式發(fā)布，為避免研究信息泄露，所以對相關(guān)信息做了刪除處理。目前，相關(guān)的攻擊實驗結(jié)果剛剛在在世界頂級黑客會議DEF CON做過發(fā)布，相關(guān)報道也已經(jīng)見諸網(wǎng)站，數(shù)字君就再來梳理一下相關(guān)信息。

據(jù)悉，受益于特斯拉公司新推出的“自動駕駛技術(shù)”，部分S型轎車和所有的X型SUV都實現(xiàn)了自動駕駛功能。獲取2015年10月的更新后，數(shù)以萬計的車輛安裝上了自動駕駛系統(tǒng)。這項技術(shù)通過使用車內(nèi)的雷達(dá)、攝像頭、GPS和超聲波傳感器等，來保持車輛在自己的行車道內(nèi)以及前后左右的安全車距，并且能夠在人們發(fā)出命令的時候變道。下圖是網(wǎng)上流傳的Tesla的自動駕駛系統(tǒng)的照片。

可以看到，Tesla前方最重要的防撞系統(tǒng)由安裝在擋風(fēng)玻璃上的攝像頭和車頭的防撞雷達(dá)構(gòu)成。據(jù)悉，攝像頭是一家以色列公司Mobileye提供，而防撞雷達(dá)由德國著名的BOSCH公司提供。自動駕駛系統(tǒng)通過對攝像頭和雷達(dá)的資料處理分析，汽車就能夠識別交通信號、觀測其他車輛以及行人，并根據(jù)車道信息對駕駛情況做出調(diào)整。網(wǎng)上關(guān)于Tesla攝像頭的拆解信息比較多，但關(guān)于其使用的防撞雷達(dá)的頻點、信號特征、調(diào)制方式等都沒有公開信息。

非成像的汽車防撞雷達(dá)采用的有激光、超聲波、紅外線、毫米波等方式。毫米波雷達(dá)穿透性強，測距精度受雨、雪、霧燈天氣因素影響小，同時除了測距還可以測速和測方位角，且天線體積小、尺寸小，因此是汽車防撞雷達(dá)的主流研究方向。目前國際上汽車防撞雷達(dá)的主要頻段工作在24GHz、36GHz、60GHz、77GHz等。汽車防撞雷達(dá)的信號特征是總體設(shè)計的一個非常重要參數(shù)，為了破解Tesla的防撞雷達(dá)信號，360團隊貢獻(xiàn)出了Model S，對其最重要的正前方的前視雷達(dá)的毫米波信號進(jìn)行了截獲分析。測試環(huán)境如下圖所示。

通過簡單分析，Tesla的前視雷達(dá)采用了70多GHz的毫米波波段，因此測試中使用了葉博士贊助的全套毫米波的測試系統(tǒng)。主要包括：N9040B信號分析儀、110GHz下變頻模塊，DSOS804A高精度示波器，89601B軟件。從中可以看出，Tesla的防撞雷達(dá)工作在約77GHz左右，它沒有采用傳統(tǒng)的調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）調(diào)制方式，而是比較復(fù)雜的線性調(diào)頻。整個雷達(dá)脈沖串由幾組線性調(diào)頻的Chirp脈沖信號組成，信號帶寬有幾百MHz，每組Chirp信號有不同的斜率和寬度。

線性調(diào)頻信號是一種帶寬大、分辨率高的信號，在軍工領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，用于汽車防撞雷達(dá)時，信號處理算法復(fù)雜度低，降低了硬件成本。Tesla的這幾組線性調(diào)頻信號構(gòu)成了類似三角波的線性調(diào)頻掃描方式，每個周期都有正、負(fù)調(diào)頻斜率兩部分，因此與傳統(tǒng)防撞雷達(dá)的線性調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）信號相比具有不同的特點。三角波的線性調(diào)頻掃描雷達(dá)通過上、下掃頻段的差拍頻譜進(jìn)行配對處理，能夠消除距離和速度的耦合，可以更方便實現(xiàn)多目標(biāo)環(huán)境中運動目標(biāo)的檢測與參數(shù)估計。因此，可以看出Tesla使用了比較復(fù)雜的三角波線性調(diào)頻方式，至于為什么采用這幾組掃頻信號組成特殊形狀，可能和編碼或抗干擾能力有關(guān)，這有待汽車防撞雷達(dá)的專家做進(jìn)一步解讀。

研究完信號特征之后，我們根據(jù)相應(yīng)的信號帶寬和調(diào)制格式，用SystemVu軟件模仿信號特征重新生成相應(yīng)的干擾信號，并下載到8267D矢量信號發(fā)生器里，然后通過毫米波上變頻器變頻到77GHz，用毫米波天線對準(zhǔn)Tesla的毫米波雷達(dá)實施主動干擾。可以看到，根據(jù)干擾或壓制信號的不同，可以讓特斯拉完全忽略前面的障礙物，也可以憑空讓特斯拉緊急制動。

毫米波雷達(dá)被攻擊后，前車從儀表盤上瞬間消失