CN102323567B

CN102323567B - 一种检测ads-b虚假目标的方法

Info

Publication number: CN102323567B
Application number: CN201110157104XA
Authority: CN
Inventors: 冯子亮; 潘卫军; 王洋; 蒲亮; 侯明正
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2031-06-13
Also published as: CN102323567A

Abstract

一种检测ADS-B虚假目标的方法，属空中交通管理系统通过对目标位置进行测量以判断是否是虚假目标的方法。数据处理中心先读取ADS-B系统输出的目标表示和四维位置(时间、经纬度、高度)信息，分别送往多个测向基站；各测向基站的伺服装置首先将有向天线指向目标所在的方位，然后根据数据处理中心的同步信号，用ADS-B接收机接收来自该方向的目标信息，并送回数据处理中心；数据处理中心分析所有测向基站的结果，如果两个以上的测向站均能收到该目标信息，则表明该目标是真实的；如果仅有一个站或者没有任何站收到目标信息，则表明该目标是虚假的。本发明构成多站测向系统，能有准确有效判定虚假目标，消除隐患，保障空中交通安全。

Description

一种检测ADS-B虚假目标的方法

技术领域

本发明涉及空中交通管理领域。具体来说是利用有向天线接收技术，对广播式自动相关监视(ADS-B：Automatic Dependence Surveillance-Broadcast)系统中的目标位置进行测量，判断其是否是虚假目标的方法。

背景技术

在空中交通管理领域，ADS-B是一种廉价的监视技术，它通过广播模式的数据链，使被监视者(包括航空器或地面车辆等需要监视的目标，也称为目标)主动发送自身标识和精确四维位置等数据，从而实现被动监视。与传统的雷达监视技术相比，ADS-B不仅数据及时(数据间隔可达1秒，而传统雷达数据为4-12秒)，定位准确(ADS-B使用GPS定位精度可达米级，而传统雷达的精度为几百米级以上)，而且具有价格便宜、安装简单等优点，因而受到了高度重视。

但是由于ADS-B采用的是被动监视模式，即监视者完全信任被监视者发送的数据，这就会导致一个严重问题，即不法分子可能会非法地发送虚假的目标信息(完全假冒的目标，或者重放以前记录的目标)到管制员的屏幕上，使管制员无法分清真实目标和虚假目标，以达到干扰正常的空中交通管理作业的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种精确有效、可靠的检测ADS-B虚假目标的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种检测ADS-B虚假目标的方法，包括一个数据处理中心、至少两个以上的测向基站，每个测向基站通过数据线与数据处理中心连接；每个测向基站主要由一个有向天线、一台伺服装置和一台ADS-B信号接收机组成；其特征是：按以下步骤进行：

第一步，数据处理中心接收ADS-B系统输出的所有的ADS-B目标信息；

第二步，数据处理中心选择一个ADS-B目标；

第三步，数据处理中心将该目标的标识、由时间、经纬度和高度组成的四维位置信息送到各测向基站；

第四步，各测向基站根据目标位置求取算法，首先将有向天线对准目标，然后向数据处理中心发送天线就绪信号；

第五步，数据处理中心在所有站均就绪后，向各测向基站发送开始接收的命令；

第六步，各测向基站接收该方向上的ADS-B信息；

第七步，各测向基站回送ADS-B信息到数据处理中心；

第八步，数据处理中心根据真假目标判别算法，判断真实目标和虚假目标，并输出

第九步，数据处理中心选择下一个目标，跳转第三步；

上述目标位置求取算法如下：

1)、测向基站接收目标的标识、四维位置信息(含时间、经纬度、高度)；

2)、按以下公式将经纬度转换为距离和方位角：

设目标经纬度为λ、

高度为h，该站的经纬度为λ₀、

高度为h₀，等效地球半径为R，目标距离该站的斜距为r_h，γ为目标投影点的球心角，方位角为β由下式计算得到：

r_h ²＝(R+h₀)²+(R+h)²-2(R+h₀)(R+h)cosγ；

其中，

3)、将步骤2)计算出的方位角β数据送入伺服装置；

4)、伺服装置将有向天线转动到指定的方位角β；

5)、测向基站向数据处理中心发送天线已经就绪的信号；

上述真假目标判别算法如下：

21)、数据处理中心接收测向基站测量到的目标信息；

22)、将该目标信息中的目标标识与原来的待测目标标识比较，如果不同，则该站未测量到该目标，转上一步；否则测量到该目标，转下一步；

23)、保存本次测量的信息和基站的信息；

24)、判断是否所有的测向基站的数据均处理完毕；如是则转下一步，否则转第1步；

25)、判断测量到目标的基站个数，如果小于2，则为虚假目标，否则为为真实目标。

本发明包含一个数据处理中心；包含多个测向基站(至少需要两个，分布在ADS-B地面基站附近，站间距离至少10km)，测向基站包括有向天线、伺服装置、ADS-B信号接收机等设备。数据处理中心先读取ADS-B系统输出的目标表示和四维位置(时间、经纬度、高度)信息，分别送往多个测向基站；各测向基站的伺服装置首先将有向天线指向目标所在的方位，然后根据数据处理中心的同步信号，用ADS-B接收机接收来自该方向的目标信息，并送回数据处理中心；数据处理中心分析所有测向基站的结果，如果两个以上的测向站均能收到该目标信息，则表明该目标是真实的；如果仅有一个站或者没有任何站收到目标信息，则表明该目标是虚假的。

本发明采用有向天线技术构成多站测向系统，使仅仅能被动接收和监视的ADS-B系统可以主动测量信号发送者本身的物理位置，并可以识别出虚假目标，从而提高ADS-B系统抗击非法干扰的能力，从而消除隐患，保障空中交通安全。

本发明的有益效果是：

1、通过构成多站测向系统，使ADS-B系统具有主动测量信号方向的功能；

2、通过多站测向，可测量出每个目标是否在所声称的位置和方向上，从而避免虚假目标和重放目标对ADS-B系统的干扰。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明的数据处理流程图。

图3是将测向基站天线对准目标所在方位的流程图。

图4是真实目标和虚假目标的判断算法程序流程图。

具体实施方式

图1中，1：第一测向基站；2：第二测向基站；3：第三测向基站(一般可采用3个测向基站)；4：数据处理中心；5：目标。

图1中，测向基站与目标之间连线代表定向探测，测向基站与数据处理中心之间连线代表数据连接本发明由一个数据处理中心、多个测向基站组成，每个测向基站通过数据线与数据处理中心连接；测向站由一个有向天线、一台伺服装置、一台ADS-B信号接收机和相关设备组成。

图2说明：

1)、数据处理中心接收ADS-B系统输出的所有的ADS-B目标信息；

2)、数据处理中心选择一个ADS-B目标；

3)、数据处理中心将该目标的标识、四维位置等信息送到各测向基站；

4)、各测向基站根据图3所示算法，首先将有向天线对准目标，然后向数据处理中心发送天线就绪信号；

5)、数据处理中心在所有站均就绪后，向各测向基站发送开始接收的命令；

6)、各测向基站接收该方向上的ADS-B信息；

7)、各测向基站回送ADS-B信息到数据处理中心；

8)、数据处理中心根据图4所示算法，判断真实目标和虚假目标，并输出

9)、数据处理中心选择下一个目标，跳转第3步。

图3说明：

2)、按以下公式将经纬度转换为距离和方位角：

设目标经纬度为λ、高度为h，该站的经纬度为λ₀、

高度为h₀，等效地球半径为R，则目标距离该站的斜距为r_h、方位角为β由下式计算得到：

r_h ²＝(R+h₀)²+(R+h)²-2(R+h₀)(R+h)cosγ；

其中，

γ为目标投影点的球心角；

3)、将第二步计算出的方位角β送入伺服装置；

4)、伺服装置将有向天线转动到指定的方位角β；

5)、测向基站向数据处理中心发送天线已经就绪的信号。

图4说明：

1)、数据处理中心接收测向基站测量到的目标信息；

2)、将该目标信息中的目标标识与原来的待测目标标识比较，如果不同，则该站未测量到该目标，转第1步；否则测量到该目标，转下一步；

3)、保存本次测量的信息和基站的信息；

4)、判断是否所有的测向基站的数据均处理完毕。如是则转下一步，否则转第1步；

5)、判断测量到目标的基站个数，如果小于2，则为虚假目标，否则为为真实目标。

Claims

1.一种检测ADS-B虚假目标的方法，包括，一个数据处理中心、至少两个以上的测向基站，每个测向基站通过数据线与数据处理中心连接；每个测向基站由一个有向天线、一台伺服装置和一台ADS-B信号接收机组成；其特征是：按以下步骤进行：

第二步，数据处理中心选择一个ADS-B目标；

第六步，各测向基站接收该方向上的ADS-B信息；

第七步，各测向基站回送ADS-B信息到数据处理中心；

第八步，数据处理中心根据真假目标判别算法，判断真实目标和虚假目标，并输出；

第九步，数据处理中心选择下一个目标，跳转第三步；

上述目标位置求取算法如下：

1）、测向基站接收目标的标识以及含时间、经纬度、高度的四维位置信息；

2）、按以下公式将经纬度转换为距离和方位角：

设目标经纬度为λ、高度为h，该站的经纬度为λ₀、

r_h ²=(R+h₀)²+(R+h)²-2(R+h₀)(R+h)cosγ；

其中，

3）、将步骤2）计算出的方位角β数据送入伺服装置；

4）、伺服装置将有向天线转动到指定的方位角β；

5）、测向基站向数据处理中心发送天线已经就绪的信号；

上述真假目标判别算法如下：

21）、数据处理中心接收测向基站测量到的目标信息；

22）、将该目标信息中的目标标识与原来的待测目标标识比较，如果不同，则该站未测量到该目标，转上一步；否则测量到该目标，转下一步；

23）、保存本次测量的信息和基站的信息；

24）、判断是否所有的测向基站的数据均处理完毕；如是则转下一步，否则转第1步；

25）、判断测量到目标的基站个数，如果小于2，则为虚假目标，否则为真实目标。

2.根据权利要求1所述的一种检测ADS-B虚假目标的方法，其特征是：所述测向基站为3个。