ads-b导航信号源及自主式防欺骗技术研究

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1、硕士学位论文ADS-B导航信号源及自主式防欺骗技术研究研究生姓名：刘逸导师姓名：倪育德教授2015年4月29日分类号：TN967.5密级：公开UDC：621.396学号：1204037中国民航大学硕士学位论文ADS-B导航信号源及自主式防欺骗技术研究研究生姓名：刘逸导师姓名：倪育德教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：通信与信息系统所在院系：电子信息工程学院论文答辩日期：2015年4月29日2015年4月29日ResearchonNavigationSourceandAutonomousAnti-spoofingTe

2、chnologyofADS-BADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYLIUYISupervisedbyProf.NIYudeCollegeofElectronic&InformationEngineeringCivilAviationUniversityofChinaApril2015ADS-B导航信号源及自主式防欺骗技术研究本文得到了以下项目资助：国家空管委基金项目(GK

3、G201410004)摘要美国联邦航空局（FAA）认为ADS-B作为一种全新的监视技术，是实施自由飞行的基石，其主要功能（ADS-B、交通情报服务广播（TIS-B）、飞行情报服务广播（FIS-B））可以在监视、防撞、辅助进近上发挥重要作用。同时国产C919大飞机上也已确定安装ADS-B相关产品。但现阶段ADS-B水平导航源仅采用全球导航卫星系统（GNSS），当卫星发生故障时，会出现监视失效的问题，且ADS-B报文开放共享式的特点导致其易受虚假欺骗。因此，研究ADS-B备用导航源和防欺骗技术有着极为重要的意义。本文首先对

4、ADS-B的基本原理做了介绍，在报文内容和接收报告部分做了较为详尽的阐述。随后对基于ADS-B的备用导航源与防欺骗技术进行了深入研究，所做的工作主要有以下几个方面：1）从间隔误差概率分析的角度考虑，给出适合基于所需性能导航（RNP）的导航源的ADS-B导航源精度和完好性标准。同时针对测距机（DME）这类RNP导航源时在精度和完好性方面无法满足当前标准的问题，提出一些对于导航完好性类别（NIC）和导航精度类别（NACp）编码的改变建议。实现DME/DME导航源实用最大化，使基于DME/DME的RNP备用导航源符合5nm间

5、隔实施标准。2）ADS-B防欺骗系统的接收前端，将盲信号分离算法应用到ADS-B1090ES信号分离上。采用FastICA算法进行混叠信号分离，最后通过信号的相关系数判断信号分离效果。3）ADS-B防欺骗系统最重要的部分是在利用下行ADS-B信号进行定位以剔除虚假信号。采用新型到达时间差（TDOA）与到达时间和（TSOA）定位模型，探索常规定位算法下该新型混合定位模型和常规TDOA定位模型的定位性能。同时对传统Taylor级数算法做了改进优化，给出了利用Friedlander算法结果作为Taylor级数算法的初始迭代值

6、的改进算法，解决其因初始值选择而导致的算法可能不收敛或者误差增大的情况。最后分析传统Taylor级数算法与改进Taylor级数算法在不同定位模型下的定位性能，且讨论了基站数量对定位性能的影响。通过定位算法的结果与ADS-B信号解码出来的位置信息比对，实现了ADS-B系统防欺骗。关键词：广播式自动相关监视；备用导航源；FastICA算法；TDOA/TSOA；Taylor算法IAbstractFAAbelievesthatADS-Bisthecornerstoneoftheimplementationoffreefligh

7、tasanewsurveillancetechnology.Itsmainfeaturesinclude(ADS-B,trafficinformationservicebroadcast(TIS-B),flightinformationservicebroadcast(FIS-B)),whichcanplayanimportantroleinmonitoring,crash,assistedapproach.MeanwhiletheC919aircraftdesignedbyChinahavebeenidentifie

8、dtobeinstalledrelatedproductsofADS-B.However,thecurrentADS-Bnavigationsourceonlyuseglobalnavigationsatellitesystem(GNSS),Whilethesatellitefails,therewillbetheproblemo