【摘要】：廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)是一種新型空管監(jiān)視技術(shù),通過結(jié)合全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)和其它機(jī)載設(shè)備,飛機(jī)周期地廣播其位置、速度和身份與類型等信息,以便管制員對(duì)空域進(jìn)行管理。與傳統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)相比,其具有定位精度高、更新速率快和設(shè)備成本低等優(yōu)點(diǎn),因此受到廣泛關(guān)注。但其共享開放式的特點(diǎn)使系統(tǒng)容易受到各種欺騙干擾的影響,嚴(yán)重影響了空中交通安全。因此,本文將主要研究ADS-B欺騙干擾檢測(cè)算法。論文主要工作如下:第一,本文對(duì)1090ES模式ADS-B系統(tǒng)進(jìn)行了介紹,主要包括1090ES模式的ADS-B信號(hào)特征、信號(hào)格式和報(bào)文內(nèi)容,并針對(duì)該系統(tǒng)可能存在的欺騙干擾方式進(jìn)行了介紹。另外,分析了基于TDOA(Time Difference of Arrival,TDOA)飛機(jī)位置驗(yàn)證方法的優(yōu)缺點(diǎn),為后續(xù)欺騙干擾檢測(cè)方法的研究奠定了基礎(chǔ)。第二,提出了一種基于TDOA相關(guān)系數(shù)的ADS-B欺騙干擾檢測(cè)方法,該方法使用兩個(gè)基站來接收ADS-B信號(hào),首先根據(jù)飛機(jī)報(bào)告的位置和兩基站的位置計(jì)算信號(hào)到達(dá)兩基站的TDOA,然后通過兩基站接收信號(hào)時(shí)刻計(jì)算TDOA,集合同一架飛機(jī)的各個(gè)航跡點(diǎn),則得到一組由報(bào)文計(jì)算的時(shí)間差和一組由基站計(jì)算得到的時(shí)間差,進(jìn)而計(jì)算兩組TDOA的相關(guān)系數(shù),通過與閾值比較來識(shí)別欺騙干擾。該方法不需要反推飛機(jī)位置,對(duì)基站同步誤差和飛機(jī)報(bào)告位置誤差穩(wěn)健。第三,提出了一種基于雙天線相位差的欺騙干擾檢測(cè)方法,首先根據(jù)報(bào)文內(nèi)容計(jì)算一組表征目標(biāo)角度變化的量;然后根據(jù)雙天線之間的相位差計(jì)算一組同樣表征目標(biāo)角度變化的量;最后通過兩組變量的相關(guān)系數(shù)來識(shí)別欺騙干擾。同時(shí),針對(duì)與空中真實(shí)目標(biāo)ICAO地址相同的虛假ADS-B消息可能導(dǎo)致的誤檢測(cè),提出了一種簡單的信源一致性檢測(cè)方法。該方法不需要估計(jì)信號(hào)來向,對(duì)陣列幅相誤差穩(wěn)健,仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)均驗(yàn)證了方法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V355.1;TN967.1
【圖文】：

故意干擾 無意干擾數(shù)據(jù)鏈路欺騙式干擾大功率白噪聲射頻無線電信號(hào)式圖 1-1ADS-B 系統(tǒng)面臨的干擾擾是威脅航空安全不可忽視的問題，在 DEFCON（最大的黑客會(huì)技術(shù)大會(huì)）這兩個(gè)安全會(huì)議上，引起廣泛關(guān)注[2]。如圖 1-1 所示兩種，一種是定位源欺騙，另一種是數(shù)據(jù)鏈路欺騙。其中數(shù)據(jù)鏈擾源向外廣播其產(chǎn)生的虛假 ADS-B 信號(hào)，使得監(jiān)視屏幕上出現(xiàn)來欺騙監(jiān)視系統(tǒng)，影響空中交通秩序。2013 年 Matthias Schafe 欺騙干擾的可實(shí)施性，如圖 1-2 為在雷達(dá)監(jiān)視屏幕上出現(xiàn)了成功

式 ADS-B 系統(tǒng)統(tǒng)是一種精確的基于衛(wèi)星的監(jiān)視系統(tǒng)，由信息源、傳輸通道、息是飛機(jī)的位置、飛機(jī)的速度、飛機(jī)的身份與類型、航跡角息可由 GNSS 系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等其它機(jī)載設(shè)備獲得。A據(jù)鏈廣播 ADS-B 報(bào)文。ADS-B 處理及顯示是指報(bào)文信息的提跡來供用戶使用。統(tǒng)的工作原理如圖 2-1 所示。首先飛機(jī)上的相關(guān)機(jī)載設(shè)備結(jié)合度等信息數(shù)據(jù)。然后 ADS-B 發(fā)送設(shè)備將其獲得的信息通及其他飛行器廣播。地面 ADS-B 接收機(jī)接收 ADS-B 信號(hào)，并容，進(jìn)而將飛機(jī)的位置顯示在監(jiān)視屏幕上，來為空中交通管態(tài)。

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文航算法實(shí)驗(yàn)室的十字形的 ADS-B 陣列天線，該十字形陣列共包含 5 個(gè)陣元，兩陣元間距 0.091m,其中心陣元（天線 1）的經(jīng)度、緯度和高度分別是 117.3494 度、39.0997 度高度為 32.81 英尺，十字陣列周圍一圈為 ADS-B 欺騙干擾信號(hào)發(fā)射天線，共有 16 根，每根干擾發(fā)射天線與中心陣元的距離為 8 米。十字陣列與干擾發(fā)射天線實(shí)物圖如圖 4-1所示，十字陣列與干擾發(fā)射天線分布示意圖如圖 4-17 所示。

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本文編號(hào)：2775780