基于空间相关的ADS-B欺骗干扰检测硬件实现

发布时间：2020-05-08 12:02

【摘要】：广播式自动相关监视(ADS-B,Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)是一种基于机载导航系统与机载广播发射系统的航空器运行监视技术,作为未来民航监视领域内的重要组成部分,当前,ADS-B技术得到了极大的发展和应用。然而,由于ADS-B系统的广播特性,并且其协议公开,因此它容易受到欺骗式干扰的威胁,这会对空中的交通管制造成严重影响。针对这一问题,本文对基于空间相关的ADS-B欺骗干扰检测方法做了优化,利用十字阵列天线和以FPGA、DSP为核心的信号处理平台等已有的硬件设备对优化后的方法做了硬件实现,从而形成了理论向实际实现的一个转化,为抗干扰ADS-B接收机的开发奠定基础。首先,介绍基于空间相关的ADS-B欺骗干扰检测方法的基本原理,在此基础上,结合硬件实现的特点和实采数据的验证结果对算法做了优化,优化后的算法降低了原算法的复杂度且更适于硬件实现。其次,利用已有的硬件平台对ADS-B欺骗干扰检测方法的硬件实现做具体设计,介绍ADS-B欺骗干扰检测系统的硬件组成,根据所用算法结构和各个硬件模块的特点,对整体的硬件平台做功能划分,硬件功能的设计主要分为FPGA和DSP两部分,分别对FPGA和DSP做了具体的功能设计。之后,根据所做的设计方案在硬件平台上实现了干扰检测系统,实现过程中对数据处理的结果做了具体分析。最后,对实现后的系统进行测试,用真实目标信号与虚假目标信号对系统进行测试,外界飞机发射的ADS-B信号是真实目标信号,利用自主研制的ADS-B发射系统向外界发射出的ADS-B信号为虚假目标信号。测试结果表明,硬件实现后的系统可有效检测ADS-B欺骗干扰,该硬件实现可为未来ADS-B欺骗干扰检测的具体实施提供参考。
【图文】：

图 1-1ADS-B 运行示意图S-B 技术在其开发初期并没有考虑安全因素，它的协议是公开的，具有广 ADS-B 系统容易受到欺骗式干扰的威胁[10]，攻击者可以轻易获得广信息或者将非法信息注入通信系统，这些攻击会使得监控系统中出现飞机的飞行航迹有可能被修改，虚假目标还可能显示在驾驶舱显示器做出错误判断，攻击者还可以通过发射干扰信号来删除消息，，从而导[11-12]提到了多种 ADS-B 欺骗式干扰产生的方式及其影响，文献[13]-B 欺骗干扰影响做了初步研究。更为严重的是，如果这些攻击方式被中的交通管制工作更是会受到极大的影响，这将会给航空运输带来巨ADS-B 在最初被指定为民用航空监视领域的新标准时，在安全方面它高的级别[11]，航空无线电技术委员会（RTCA）的官方标准和其他要这方面的安全性。然而，关于 ADS-B 安全问题的研究已经吸引了很大 DEFCON 和 Black Hat 安全峰会上曾对其进行了广泛的讨论[11]，国际

图 2-2 十字阵列天线实物图 如图 2-3 所示，O 为中心参考阵元，A阵元 O 周围，阵列半径 d = 2 λ 4，A、B、示信号波长。根据基于空间相关的 ADS-B 欺骗干扰流形，因此，在不考虑 ADS-B 信号交织ADS-B 阵列信号可表示为：x (t ) a s (t ) n( t )其中： x (t )为阵列天线接收到的信号，斯白噪声。另外， 由信号到达各阵元的相1 2 34T[1,e ,e ,e ,e ]j j j j a 其中： ( 1,2,3,4)i i 为十字阵列天线中
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V355.1

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本文编号：2654623