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ADS-B延迟转发电文检测及干扰台定位方法.docx
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2023-02-23
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ADS-B延迟转发电文检测及干扰台定位方法.docx
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1. 引言
广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast, ADS-B)技术是基于
明码通信链路的监视技术。采用明码通信链路必然会面临较严重的电子欺骗干扰风险,如
全球卫星导航系统
[1]
和民航的 ADS-B 系统
[2]
。21 世纪初以来,围绕如何提升 ADS-B 系统
抗干扰能力,实现对电子欺骗干扰识别成为推进新一代空管监视体系建设亟待解决的问
题。
对于 ADS-B 系统,电子欺骗干扰就是通过产生虚假电文使 ADS-B 地面站形成虚假航
迹或增加真实电文延时使 ADS-B 地面站获得的航空器位置在时间上存在偏差,即时空偏
差,从而达到干扰目的。电子欺骗干扰相对于压制式干扰
[3,4]
更具隐蔽性,一般电子欺骗干
扰可分为自主生成式和延迟转发式两类
[5-7]
。对于 ADS-B 系统,自主生成式干扰是根据
1090MHz 扩展电文的最低运行性能标准
[8]
生成的虚假电文,使 ADS-B 地面站误以为虚假电
文来自真实航空器。延迟转发式干扰是通过增加真实 ADS-B 电文的延迟,使 ADS-B 地面
站在航空器监视上形成时空偏差。增强 ADS-B 数据链保密性的方法
[9,10]
可以增大自主生成
式干扰实施的技术难度,实现对自主生成式干扰的抑制。然而,此类方法无法检测或抑制
延迟转发式干扰。另外,增强 ADS-B 数据链的保密性通常需要对现有航空标准进行修订,
这势必对现有机载设备及相关地面系统进行改造,带来巨大的更新成本,进而影响 ADS-B
技术在国际上的推广。采用验证 ADS-B 电文真实性的方法
[11-14]
能够同时解决自主生成式干
扰和延迟转发式干扰的检测与抑制问题,但此类方法通常需要额外的系统或技术手段,例
如,当利用航空器位置验证实现对 ADS-B 电文真实性的判识时,通常需要多点定位
[13]
、多
源融合
[14]
等配合,实现成本较高。现有的 ADS-B 系统抗干扰研究,无论增强 ADS-B 数据
链保密性的方法,还是验证 ADS-B 电文真实性的方法,均针对于电子欺骗干扰的检测或抑
制,并没有涉及对干扰台的定位,不利于对干扰台的举证与取缔。
当延迟转发电文时,延迟转发电文与实时电文在时间上交织,被 ADS-B 地面站接收
后,ADS-B 地面站顺序由电文中解释出的航空器位置(为方便陈述,不妨在下文中将其称
为电文位置)出现较大的波动,由此进行 2 次推算出的瞬时速度相对平均速度有着较大的差
异。本文基于此特点,提出利用瞬时速度与平均速度差异性来检测延迟转发干扰存在与
否,并结合多点定位技术,利用延迟转发电文精确的接收时间戳信息及电文位置信息实现
对干扰台的定位。
2. 问题描述
ADS-B 系统属于非独立式协作监视系统
[15]
,被监视的航空器由机载 S 模式应答机遵
循文献[8]的标准产生 ADS-B 电文,以协作方式主动提供自身的位置、速度、事件和识别
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