ADS-B导航抗欺骗性干扰技术研究

发布时间：2017-05-17 09:20

  本文关键词：ADS-B导航抗欺骗性干扰技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)导航技术是国际民航组织(International Civil Aviation Organization,ICAO)确定的未来主要民航导航技术之一。在现有的ADS-B工作架构中,1090 ES(1090MHz Extended Squitter)数据链工作架构是现阶段ICAO唯一推荐的S模式ADS-B工作架构的一种,也是应用最广泛的ADS-B工作架构。ADS-B技术自身的设计缺陷以及现有ADS-B安全技术的局限性导致ADS-B导航系统很容易被虚假目标欺骗干扰。因此,对ADS-B导航的抗欺骗性干扰技术的研究,在理论意义和实用价值方面都具有重要的意义。本文针对ADS-B导航系统,基于1090 ES数据链工作架构,使用阵列信号处理方法,进行ADS-B导航的抗欺骗性干扰技术研究。本文的主要工作和贡献有:(1)提出一种基于阵列信号处理的ADS-B导航抗欺骗性干扰方法。该方法能够独立的在空对地、地对空以及空对空的ADS-B通信过程中完成对ADS-B欺骗性干扰的抗干扰。(2)根据飞机运动状态卡尔曼滤波估计值和飞机飞行计划,使用飞机运动状态一致性验证方法,对飞机几何位置一致性和飞行意图一致性进行验证。该方法能够判断飞机运动状态是否满足RNP(Required Navigation Performance)要求,从而区分出虚假的运动状态以及真实的运动状态。(3)提出基于阵列虚拟平移的循环平稳信号DOA(Direction Of Arrival)估计方法。该方法使用均匀圆阵的虚拟阵列平移解决相干信号的DOA估计问题,使用ADS-B信号的循环平稳特性提高DOA估计精度。(4)根据ADS-B信号DOA估计值和飞机运动状态一致性验证结果,使用飞机ADS-B信号来波方向一致性验证方法,对ADS-B信号的来波方向一致性进行验证。该方法能够判断其是否满足ADS-B信号的来波方向一致性要求,从而区分出期望的ADS-B信号来波方向以及ADS-B欺骗性干扰信号来波方向。(5)根据ADS-B信号来波方向一致性验证结果,使用基于虚拟阵列平移的LCMV(Linearly Constrained Minimum Variance)波束形成方法,对ADS-B来波信号进行空域滤波。该方法能够保证期望的ADS-B信号无失真的通过空域滤波器,并能同时抑制ADS-B欺骗性干扰信号,实现ADS-B导航抗欺骗性干扰。
【关键词】：ADS-B 抗欺骗性干扰 卡尔曼滤波 DOA估计 波束形成
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN972.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究工作的背景与意义10-12
• 1.1.1 ADS-B导航系统简介10-11
• 1.1.2 ADS-B导航系统的优势与不足11-12
• 1.2 国内外研究现状与局限性12-14
• 1.2.1 国内外研究现状12-13
• 1.2.2 当前研究局限性13-14
• 1.3 本文的主要贡献与创新14-15
• 1.4 本论文的结构安排15-17
• 第二章 1090 ES数据链ADS-B导航系统17-26
• 2.1 1090 ES数据链ADS-B导航系统17
• 2.2 1090 ES数据链ADS-B消息17-22
• 2.2.1 1090 ES数据链ADS-B消息结构17-20
• 2.2.2 1090 ES数据链ADS-B消息分类20-22
• 2.3 1090 ES数据链ADS-B信号特性22-25
• 2.3.1 1090 ES数据链ADS-B信号循环平稳特性22-24
• 2.3.2 1090 ES数据链ADS-B信号相关性24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 飞机运动状态一致性验证26-45
• 3.1 飞机运动模型26-30
• 3.1.1 匀加速运动模型27-28
• 3.1.2 转弯速率已知的运动模型28-30
• 3.2 ADS-B导航系统运动状态滤波处理30
• 3.3 飞机状态一致性验证30-34
• 3.3.1 飞机几何位置一致性验证31-32
• 3.3.2 飞机飞行意图一致性验证32-34
• 3.4 仿真验证34-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 飞机ADS-B信号来波方向一致性验证45-60
• 4.1 均匀圆阵接收信号模型45-48
• 4.2 均匀圆阵现有DOA估计方法48-52
• 4.2.1 基于阵列虚拟平移的DOA估计48-50
• 4.2.2 基于循环平稳特性的DOA估计50-52
• 4.3 基于阵列虚拟平移的循环平稳信号的DOA估计52-54
• 4.4 ADS-B信号来波方向一致性验证54-55
• 4.5 仿真验证55-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第五章 ADS-B欺骗性干扰空域滤波60-77
• 5.1 均匀圆阵LCMV波束形成器60-66
• 5.1.1 均匀圆阵方向图60-61
• 5.1.2 LCMV波束形成器61-65
• 5.1.3 均匀圆阵LCMV波束形成65-66
• 5.2 基于阵列虚拟平移的LCMV波束形成66-68
• 5.3 仿真验证68-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第六章 ADS-B导航抗欺骗性干扰系统仿真验证77-87
• 6.1 ADS-B导航抗欺骗性干扰方法步骤77
• 6.2 仿真验证77-86
• 6.2.1 飞机运动状态一致性仿真验证78-83
• 6.2.2 飞机ADS-B信号来波方向一致性仿真验证83-85
• 6.2.3 ADS-B欺骗性干扰空域滤波仿真验证85-86
• 6.3 本章小结86-87
• 第七章 结论与展望87-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-93
• 攻读硕士学位期间取得的成果93-94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 何桂萍;徐亚军;;ADS-B数据链的比较及特性研究[J];中国民航飞行学院学报;2010年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 支旭东;ADS-B与SSR监视系统对比分析与研究[D];中国民用航空飞行学院;2012年

2 李忠念;基于信号循环平稳特性的DOA估计[D];哈尔滨工程大学;2012年

3 李峰;自主水下航行器目标跟踪方法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

  本文关键词：ADS-B导航抗欺骗性干扰技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：373028