ADS-B系统数据格式分析

为了提高空管技术部门对ADS-B系统设备的维护保障能力,通过深入研究ADS-B系统数据格式,详细阐述ASTERIX协议的框架结构、数据项的定义及封装,以重庆机场ADS-B系统实际运行数据为例,实现了一帧ADS-B系统数据报文的解析。这一分析方法有助于提高空管技术部门对ADS-B系统的故障排查效率和数据开发利用率。     

ADS-B监视下飞行间隔评估方法研究

广播式自动相关监视（ADS-B）技术推广使用的首要问题是间隔标准的确定,为此ADS-B下飞行间隔的评估就成为亟待解决的问题。采用与基准系统进行比较的方法,对ADS-B监视下的飞行间隔的安全评估方法进行了研究。建立了ADS-B监视下的危险接近概率模型,确定了ADS-B下飞行间隔的研究方法,对雷达监视和ADS-B监视下的危险接近概率进行比较分析,在不低于雷达监视的安全目标水平下确定出ADS-B监视下对应的最小间隔。研究结果表明：在不低于雷达监视的安全目标水平下,ADS-B监视下的飞行间隔标准更小,因此方法适用于国内ADS-B监视下的飞行间隔的评估。     

ADS-B统计数据的位置导航不确定类别质量分析

为实现广播式自动相关监视(ADS-B)航迹与雷达航迹的高质量融合,必须对ADS-B航迹和雷达航迹数据质量进行分析。在分析实际ADS-B航迹数据的基础上,提出以航路为参考基准验证ADS-B航迹数据精度及完好性的方法。根据ADS-B报文中的位置导航不确定类别(NUCp)值,统计航迹点与航路中心线的水平偏差并将其作为位置实际误差,运用分位数-分位数图法对位置实际误差进行正态分布检验,得出置信水平为99%的实际误差置信区间,即在不同NUCp值下可信赖的位置误差范围。实验结果表明,在采用加权平均法进行航迹融合时,与传统权重分配相比,对于NUCp值为5或6的ADS-B航迹数据可增大权重,而对于NUCp值为7的数据则应减小权重。     

一种多源组合定位系统中信息质量评估方法

多源组合定位系统可有效提高定位精度及定位鲁棒性。但更多的信息源提高了引入低质量信号的可能性,从而影响组合系统的定位性能。针对该问题,提出了一种多源组合定位系统中信息质量评估方法。在单系统信息质量评估的基础上,分析了其虚警率与漏警率,发现了二者的影响因素,利用多系统拥有更多冗余信息的特点,通过一致性检验,实现了多源组合导航系统的信息质量评估。仿真实验结果表明,该方法可以同时降低信息质量评估的虚警率与漏警率,且随着组合定位系统数量的增大,虚警率与漏警率呈持续下降趋势,拥有较好的信息质量评估效果。     

基于深度学习的ADS-B异常数据检测模型

广播式自动相关监视（ADS-B）是下一代空中交通运输系统的重要组成部分，是新航行系统中非常重要的通信和监视技术，但其协议没有提供相关的信息认证和数据加密，因此极其容易受到欺骗干扰的影响。针对ADS-B报文数据特点，采用深度学习的seq2seq模型对ADS-B报文数据进行重构，通过重构误差来检测异常，并对数据进行特征扩展，使模型能更好的捕捉数据的时间依赖性。实验结果表明，所采用的方法优于传统的机器学习方法，且在数据特征扩展后，模型检测效果提升。相比于现有的欺骗干扰检测方法，该方法不需要改变ADS-B系统的协议，也不需要额外的节点或传感器参与，具有一定的适应性和灵活性。     

基于 Matlab的 GPS/SINS紧组合仿真实现

首先,对不同的GPS／SINS组合模式进行了分析;在此基础上针对基于伪距、伪距率的紧组合导航系统进行研究,建立了系统的状态方程和量测方程,并用Matlab进行了仿真实现。在系统的仿真实现中,由于很难获得全面真实的导航飞行轨迹数据,文章采用一种纯数学形式的解析方法来产生飞行轨迹数据,因而系统的仿真包括3部分：轨迹发生器、GPS仿真子系统、SINS仿真子系统。仿真结果表明,GPS／SINS紧组合导航系统能够有效地提高系统的导航精度,用纯数学形式的解析方法来产生飞行轨迹数据是可行的、有效的。     

基于航迹质量评估的雷达和ADS-B数据融合方法

雷达和广播式自动相关监视系统（ADS-B）的数据融合是监视“黑飞”无人机和飞鸟等目标的有效手段,然而两种传感器跟踪性能差异较大且易波动,会带来融合精度下降问题。提出一种基于航迹质量评估的雷达和ADS-B 数据融合方法,首先量化评估局部航迹精度、数据更新次数和传感器测量误差对局部航迹质量的影响,其次综合计算局部航迹的质量加权因子,最后基于分布式融合结构完成异步航迹融合处理。结果表明：本文提出的融合处理方法能有效提高融合跟踪精度,在传感器跟踪性能出现波动的情况下,跟踪误差均优于传统航迹融合方法。实际工程应用中的融合效果也验证了本文方法有助于实现对低空合作和非合作式目标的综合监视。     

天津终端区ADS-B位置报告更新间隔的研究

广播式自动相关监视(ADS-B)是未来空中交通管理的主要监视手段。为了分析不同接收距离和接收空域内不同飞机密度对ADS-B位置报告更新间隔的影响,构建了一套地基ADS-B接收实验系统,通过采集天津滨海机场附近接收的DF17消息,并利用ADS-B接收实验系统统计分析出不同接收距离与不同飞机密度条件下的正确位置报告更新间隔。研究得出:该区域ADS-B位置报告更新间隔呈现多峰分布形态,且位置报告更新间隔随着接收距离与飞机密度的增加而增大;位置报告更新间隔能满足EUROCAE指定的终端区与航路区位置更新间隔监视性能要求。该研究为评估中低空密度空域ADS-B监视性能提供一定参考价值。     

星基ADS-B接收机监视容量分析

星基广播式自动相关监视（ADS-B）系统是实现广域范围内航空器监视的重要技术手段。星基ADS-B系统内部存在严重的共信道干扰,共信道干扰限制了系统的监视性能。为了定量给出星基ADS-B接收机监视容量的计算方法,首先,给出了星基ADS-B系统的模型;随后,通过理论分析得到了星基ADS-B接收机报文冲突概率及报文正确接收概率,以此为基础理论,分析得出星基ADS-B接收机位置报文更新间隔及监视容量的计算方法;最后,构建了星基ADS-B仿真系统,仿真验证了理论计算公式的正确性。研究表明：星基ADS-B接收机的监视容量由飞机-卫星空天链路的误码率及ADS-B应用子系统所要求的位置报文更新间隔联合决定。     

基于数据融合的ADS-B/ACARS空域监视系统设计

研究了广播式自动相关监视(ADS-B)与飞机通信寻址报告系统(ACARS)两种数据链路的优缺点;提出了以ADS-B监视为主,将两种数据链路数据融合的思想.研究数据融合算法,构建数据融合模型,并编程实现了ADS-B/ACARS组合空域监视软件.现场运行证明,系统增大了多源监视范围、丰富了监视信息、提高了监视精度.     

Study of ADS-B Data Evaluation

In western China, the terrain and meteorological conditions are so complex that it is not suitable to construct new radar stations. Automatic dependent surveillance-broadcast (ADS-B) is a totally new surveillance method, so before practically applied and operated in China, abundant tests and evaluations are necessary to validate the performance of ADS-B and guarantee the operational security. During the flight tests, we collect the data of radar, ADS-B and high accuracy position and compare the performance of ADS-B with radar based on high accuracy position. To solve the asynchronous problem among radar data, ADS-B data and real-time kinematic (RTK) data caused by different update rates, this article proposes the technique of synchronizing multi-surveillance data by extrapolating from the data of low update rate to high update rate according to velocity and heading. Meanwhile, because radar data, ADS-B data and RTK data are expressed in different coordinates and cannot be compared each other, this article provides a method to unifying the coordinates of multi-surveillance data. By the analysis and evaluation, we can conclude that the performance of ADS-B is better than radar.     

基于BiGRU-SVDD的ADS-B异常数据检测模型

广播式自动相关监视（ADS-B）作为新一代空管监视技术，由于采用明文方式广播发送数据，因而存在易遭受网络攻击的安全问题。为了准确检测ADS-B数据攻击行为，在充分考虑时间相关性的基础上，提出了针对ADS-B数据的异常数据检测模型。首先利用双向门控循环单元（BiGRU）神经网络预测ADS-B数据，得到了ADS-B数据预测值。再将预测值和实际值作差，将差值放入支持向量数据描述（SVDD）训练，得到了能检测ADS-B异常数据的超球体分类器。并且，选择了合适的滑动窗口，在保证异常检测准确率的同时，缩短BiGRU神经网络的训练时长。实验结果表明，BiGRU-SVDD模型能检测出随机位置偏移攻击、高度偏差攻击、重放攻击、拒绝服务（DOS）等攻击下的ADS-B异常数据。并且，与其他机器学习和深度学习方法相比，BiGRU-SVDD异常检测模型的准确率更佳，适应性更优。     

ADS-B用于高精度雷达标定的方法

为了更好地解决高精度雷达标定的问题,提出了基于广播式自动相关监视系统(ADS-B)固定误差及目标回波中心动态修正的雷达标定新方法。首先分析了ADS-B位置数据误差的来源、类型及在雷达坐标系下的特征,同时对民航目标回波中心的变化作了分析建模,在此基础上进一步通过对雷达数据与ADS-B数据之差作动态联合修正,最终估算出雷达系统误差,提高了雷达系统误差标定的精度和稳定性。并利用多批次的实测数据对该标定新方法与其他方法进行了对比验证,结果表明,该方法有效提高了标定的精度和稳定性,并已成功应用于雷达标定设备中。     

EBAA：An efficient broadcast authentication scheme for ADS-B communication based on IBS-MR

Automatic dependent surveillance-broadcast （ADS-B） systems can broadcast satellitebased aircraft position, identification, etc., periodically, and are now on track to replace radar to become the backbone of next-generation air traffic management （ATM） systems. However, ADS-B systems suffer severe cyber-security problems due to the broadcast-type data link and the lack of designed-in security measures. Especially, since ADS-B messages are unauthenticated, it is easy to insert fake aircraft into a system via spoofing or insertion of false messages. Unfortu- nately, the authentication for ADS-B messages has not yet been well studied. In this paper, based on identity-based signature with message recovery （IBS-MR）, an efficient broadcast authentication scheme for ADS-B messages is proposed. The security analysis demonstrates that the scheme can achieve authenticity and integrity of ADS-B broadcast messages, as well as adaptive evolution of broadcasters＇ private keys. The performance evaluation shows that the scheme is computationally efficient for typical avionics devices with limited resources. Furthermore, the scheme achieves low communication overhead since broadcast messages can be recovered from signatures, and thus it is suitable for low-bandwidth ADS-B data link.     

ADS-B监视报文参数统计及其所需性能

基于广播式自动相关监视（ADS-B）报文的位置导航不确定性指标（NUC_P）的监视质量备受关注。针对位置导航不确定性参数好、监视质量却不高的问题，深入研究广播式自动相关监视报文数据项及其与基于性能的通信与监视的相关性。在充分考虑通信导航监视相关性及全球卫星导航系统（GNSS）广域增强等因素基础上，推导、构建了监视所需性能估计模型，并给予合理简化。在测试空域利用2个具有运行资质的生产商ADS-B接收站，连续采集近2亿条ADS-B报文，统计分析报文各信息项的状态参数，并应用到所需性能估计模型评估计算这两个ADS-B站的所需监视性能。此外还将参考文献报文参数代入模型评估所需性能。结果显示，当考虑报文各信息项统计状态及具备广域增强服务支撑时，ADS-B所需监视性能参数估计值未达到99.9%要求。若缺乏广域增强服务及相关性因素等，系统所需性能与国际民航组织（ICAO）监视要求的差距则更大。     

共信道干扰环境下星基ADS-B系统监视性能

星基广播式自动相关监视系统（星基ADS-B）是实现广域范围内航空器监视的主要技术手段。为揭示星基ADS-B系统共信道干扰对系统监视性能的影响，提出了星基ADS-B系统监视容量的计算方法。首先给出了星基ADS-B系统模型，随后理论分析给出消息正确接收概率、位置消息更新间隔及位置报告更新间隔的计算公式，以此为基础给出了星基ADS-B系统监视容量的计算公式，最后基于SNS软件构建了星基ADS-B仿真系统，仿真验证了理论结果的正确性。研究表明：星基ADS-B系统的监视容量由ADS-B应用子系统所要求的航空器位置报告更新间隔、航空器-卫星链路的误码率、星-地面站链路的误码率及卫星数目联合确定。