基于GNSS完好性信息的ADS-B自主式防欺骗技术研究

发布时间：2017-08-15 01:28

  本文关键词：基于GNSS完好性信息的ADS-B自主式防欺骗技术研究

  更多相关文章： 广播式自动相关监视 GNSS RAIM ARAIM GBAS HPL NUC 自主式防欺骗

【摘要】：随着广播式自动相关监视(ADS-B)技术在全球不断推广,ADS-B系统已成为一种重要的新监视手段,但是其开放共享的特点使得其面临易被人为攻击和虚假欺骗等安全性问题。本文在总结对比国内外针对ADS-B安全问题研究成果的基础上,提出一种基于全球导航卫星系统(GNSS)完好性信息与ADS-B报文完好性特征属性进行一致性比对的自主式防欺骗方法,通过对ADS-B监视信息的完好性进行确认,有效解决ADS-B系统易被人为恶意虚假欺骗这一紧迫问题。首先对ADS-B的系统组成和工作原理进行了介绍。根据航空无线电技术委员会(RTCA)DO-260/A/B文件对1090MHz S模式扩展电文标准、报文数据项及其组成序列的规定,利用MTLAB软件完成对ADS-B报文的解析、虚假报文的生成以及对ADS-B报文完好性特征参数导航不确定度种类(NUC)值的提取。NUC的值与GNSS接收机输出的完好性信息参数水平保护级(HPL)相关。接着深入分析研究了包括接收机自主完好性监视(RAIM)、高级接收机自主完好性监视(ARAIM)和陆基增强系统(GBAS)在内的完好性增强算法的机理,并通过MATLAB仿真计算得到HPL的值。最后设计并仿真实现了基于GNSS完好性信息与ADS-B报文完好性特征进行一致性比对的ADS-B自主式防欺骗算法。通过对真假混合报文解析,获得时间、位置和报文完好性特征参数NUC的值,再根据时间和位置信息利用完好性增强算法仿真计算得到预测完好性信息参数HPL的值,将预测的HPL值与NUC的值进行一致性比对,判别ADS-B电子欺骗。仿真结果表明,该ADS-B自主式防欺骗方法能有效防止不含完好性信息或完好性信息与飞机位置不关联的虚假报文的恶意欺骗。
【关键词】：广播式自动相关监视 GNSS RAIM ARAIM GBAS HPL NUC 自主式防欺骗
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V355.1;TN967.1
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题的研究背景和意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 论文结构和工作内容14-16
• 第二章 ADS-B报文完好性特征属性参数检测与提取16-30
• 2.1 ADS-B系统简介16-19
• 2.1.1 ADS-B工作原理16-17
• 2.1.2 ADS-B系统组成17
• 2.1.3 ADS-B数据链系统17-19
• 2.2 基于 1090ES数据链的ADS-B报文19-21
• 2.2.1 ADS-B消息结构19-20
• 2.2.2 ADS-B消息内容20-21
• 2.3 基于 1090ES数据链的ADS-B报文解析21-26
• 2.3.1 位置信息CPR解码算法22-23
• 2.3.2 NUC解码23-24
• 2.3.3 高度信息解码24
• 2.3.4 时间信息提取24
• 2.3.5 基于MATLAB的ADS-B报文解析实例24-26
• 2.4 基于MATLAB模拟生成ADS-B虚假报文26-29
• 2.4.1 位置信息CPR编码算法26-27
• 2.4.2 NUC编码27
• 2.4.3 高度信息编码27
• 2.4.4 添加时间信息27
• 2.4.5 利用MATLAB产生虚假报文实例27-29
• 2.5 总结29-30
• 第三章 GNSS完好性增强技术30-55
• 3.1 GNSS完好性增强技术的现状与发展30-31
• 3.2 接收机自主完好性监测31-39
• 3.2.1 RAIM的算法31-33
• 3.2.2 RAIM的算法可用性判断33-35
• 3.2.3 基于MATLAB的RAIM算法可用性仿真35-39
• 3.3 高级接收机自主完好性监视39-47
• 3.3.1 ARAIM的导航需求39-41
• 3.3.2 ARAIM用户算法41-43
• 3.3.3 基于MHSS算法的ARAIM可用性仿真43-47
• 3.4 陆基增强系统47-54
• 3.4.1 GBAS系统结构和工作原理47-48
• 3.4.2 GBAS误差模型48-49
• 3.4.3 GBAS完好性监视49-50
• 3.4.4 GBAS保护级仿真计算50-54
• 3.5 总结54-55
• 第四章 ADS-B自主式防欺骗的实现55-67
• 4.1 FAA SAPT简介55-56
• 4.2 ADS-B自主式防欺骗算法总体设计56-58
• 4.3 基于RAIM算法计算完好性信息参数的防欺骗算法仿真实现58-63
• 4.4 基于ARAIM算法计算完好性信息参数的防欺骗算法仿真实现63-66
• 4.5 总结66-67
• 第五章 总结67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士期间发表的论文73

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