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。     

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。     

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。     

中国民航应优先发展ADS-B应用技术

提高空中交通管理监视能力、加强航空企业对飞行运行的监视、改善航空器协同避撞性能,这是“十一五”期间我国航空运输业加快发展必须面对的问题。新一代ADS-B航行监视技术,为解决这些问题提供了有效的手段。因此,“十一五”期间——自动相关监视(ADS)技术,是基于卫星定位和地/空数据链通信的航空器运行监视技术。最初,ADS技术是为越洋飞行的航空器在无法进行雷达监视的情况下,希望利用卫星实施监视所提出的解决方案。在ADS概念下衍生的ADS-B——“广播式自动相关监视”技术,不仅成功应用于无雷达地区的远程航空器运行监视,而且与传…     

机载ADS-B技术现状与发展趋势

随着广播式自动相关监视( ADS-B )技术的发展与广泛应用,国外涌现出许多 ADS-B 设备研制商,开发出多种应用于不同平台、具有不同功能构型的 ADS灢B 产品。从搭载平台与功能构型两个视角出发,对国内外机载 ADS-B 产品进行分类;分析航线飞机、通航飞机以及无人机载 ADS灢B 产品的功能与技术特点,并针对当前 ADS-B 系统面临航空器监视应用开发、安全性、密集干扰环境下接收增强、1090ES 链路扩容等难点问题,分析讨论技术途径并提出发展建议。     

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。     

ADS-B在空管中的发展与应用

自动相关监视(ADS)技术是新航行系统发展最重要的成果,是国际上解决空中交通管制最有效的办法。广播式自动相关监视(ADS-B)是一种基于GPS全球卫星定位系统和空-空、地-空数据链通信的航空器运行监视技术。     

高速数传中继系统返向链路脆弱性分析与电路级仿真

建立了美国TDRSS前向链路与返向星间链路信号模型，提出了TDRSS链路薄弱环节分析方法，对返向宽带数传星间链路的抗干扰能力进行了理论推导。建立了基于微波测量仪器的半物理仿真平台，该平台以物理设备为基础搭建仿真环境，利用数字模型连接各物理设备，通过修改参数可对高速数传中继系统星间链路的抗干扰能力进行电路级仿真。仿真结果表明，高速数传星间链路是TDRSS最薄弱的环节，当宽带阻塞式干扰、窄带瞄准式干扰信号到达TDRS卫星接收端的干信比分别达到-5．8dB、-8．8dB时，接收数据的比特误码率将达到10^-3,信号已经无法再使用。     

在我国实施ADS-B技术的探讨

ADS-B作为支持全球ATM运行概念,其可行性和运行优势以及发展潜力已在欧美、澳大利亚等国家和地区进行试验并证明技术是可行的,许多国家和地区把它当作下一代监视技术的发展方向。虽然在我国ADS-B技术还没有得到广泛应用,但因为它通过克服现有监视系统的局限性,优化调整管制员和机组人员的工作量,并将给安全、容量、效率和环境影响方面带来重大的改善,所以得到全球越来越多的关注。一、基本概念ICAO对ADS-B的解释为:“一种监视技术,使航空器、机场机动车辆及其他目标能够自动发送和/或接收数据,例如识别信息、四维位置以及其他适合广…     

频率选择性衰落信道DS-CDMA无人机中继通信系统航迹规划

无人机中继通信是实现远距离无线通信的一种重要技术手段，无人机的飞行航迹对无人机中继通信系统的链路传输可靠性存在显著的影响，在频率选择性衰落信道环境下研究了基于直序列码分多址（DS-CDMA）的无人机中继通信系统的航迹优化的问题。首先，给出了基于DS-CDMA的译码转发无人机中继通信系统的模型，并理论分析给出无人机中继通信系统的链路中断概率及平均误码率计算公式，以此为基础，基于链路中断概率最小化准则提出了中继无人机的航迹规划方法，最后通过仿真验证了所提出方法的正确性与有效性。研究表明：最大比值合并DS-CDMA无人机中继通信系统可充分获取频率选择性衰落信道提供的分集增益，显著改善链路传输的可靠性。     

1090ES广播式自动相关监视系统的CPR算法

在1090ES广播式自动相关监视（ADS—B）系统中,为了对飞机的位置消息进行有效编码,经度和纬度采用简洁位置报告（CPR）的形式。介绍了CPR编解码算法的基本原理,详细描述了1090ESADS—B系统中经度和纬度消息的CPR编解码方法,给出了全球位置和本地位置的编解码算法和实现步骤。     

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IMMKF算法的ADS-B监视应用目标跟踪

目标跟踪是机载广播式自动相关监视（ADS-B）应用的基础功能,对提升航空器周边的弱机动民航飞机目标跟踪性能具有重要意义。提出一种基于交互式多模型卡尔曼滤波（IMMKF）算法的ADS-B 监视应用目标跟踪方法。首先,针对弱机动背景下的民航飞机的飞行特点,建立包含匀速模型和标准协同转弯模型的运动模型集,并对模型进行线性化近似;然后,将模型预测和ADS-B 状态矢量量测数据作为IMMKF 算法中多个并行卡尔曼滤波器的输入,进行并行滤波;最后,计算得到目标状态矢量的估计和模型近似概率,并作为下一次迭代的输入。结果表明：相比于基于匀速模型的卡尔曼滤波目标跟踪方法,IMMKF 方法的位置跟踪误差降低了59%,速度跟踪误差降低了77%,显著提升了状态估计性能,具备较高的跟踪精度、稳健性与计算效率,在ADS-B 监视应用中具有实际应用价值与借鉴意义。     

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.     

面向机载综合监视系统的ADS-B技术综述

广播式自动相关监视（ADS-B）作为机载综合监视系统（ISS）的新增重要组成部分,在保证飞机飞行安全的前提下,在监视成本和效率方面展现出优势,引领了未来监视技术的发展。本文首先介绍了ADS-B系统功能与优劣势,梳理了国内外技术和产品现状;然后从保障飞行安全和高效的角度出发,分析和综述了机载ISS中ADS-B的关键技术,并详细阐述了技术内涵及难点;最后结合下一代空域运行理念,探讨和展望了技术发展趋势,提出了4个ADS-B技术的未来发展方向,为推动ADS-B技术在实际运行与理论研究方面的发展提供参考。     

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。     

Actual TDoA-based augmentation system for enhancing cybersecurity in ADS-B

Currently, cybersecurity and cyber resilience are emerging and urgent issues in next-generation air traffic surveillance systems, which depend primarily on Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) owing to its low cost and high accuracy. Unfortunately, ADS-B is prone to cyber-attacks. To verify the ADS-B positioning data of aircraft, multilateration (MLAT) techniques that use Time Differences of Arrivals (TDoAs) have been proposed. MLAT exhibits low accuracy in determining aircraft positions. Recently, a novel technique using a theoretically calculated TDoA fingerprint map has been proposed. This technique is less dependent on the geometry of sensor deployment and achieves better accuracy than MLAT. However, the accuracy of the existing technique is not sufficiently precise for determining aircraft positions and requires a long computation time. In contrast, this paper presents a reliable surveillance framework using an Actual TDoA-Based Augmentation System (ATBAS). It uses historically recorded real-data from the OpenSky network to train our TDoA fingerprint grid network. Our results show that the accuracy of the proposed ATBAS framework in determining the aircraft positions is significantly better than those of the MLAT and expected TDoA techniques by 56.93% and 48.86%, respectively. Additionally, the proposed framework reduced the computation time by 77% compared with the expected TDoA technique.     

基于Kriging模型插值的孔位修正策略

飞机装配时的孔位精度直接影响其最终装配质量，而待制孔零件易发生变形和整体偏移，因此一般通过基准孔信息对待制孔位进行补偿。提出一种基于Kriging插值的孔位修正方法，通过基准孔建立孔位理论坐标与实际偏差值的Kriging模型，进而预测待制孔的孔位偏差，并给出每个位置的预测标准误差，以指导基准孔的增添和布置。最后通过有限元和数值实验分别验证了零件在极限变形和整体平移旋转情况下该方法的有效性，实现了孔位估计误差小于0.3 mm。