[发明专利]基于空间相关一致性的ADS-B欺骗式干扰检测方法

说明书

一种基于空间相关一致性的ADS‑B欺骗干扰检测方法。其包括利用接收机对接收信号进行解码得到方向向量组；计算特征向量组；计算特征向量组中两个相邻向量的余弦相关值，判断同一组空中位置消息是否来自同一信源；方向向量组及特征向量组的余弦相关值序列；计算皮尔逊相关系数，进而判断出真实目标和虚假目标等步骤。本发明结合阵列天线和空中位置消息，验证空中位置消息所反映的坐标空间中飞机的运动趋势与信号空间中信号来向的变化趋势是否一致，从而判断出真实目标和虚假目标。另外，对于接收机上上阵列天线接收的信号仅需计算其信号协方差矩阵的特征值分解，无需搜索测向，不需要阵列流形信息，对于阵列天线的幅相误差是比较稳健的。

技术领域

本发明属于ADS-B干扰抑制技术领域，特别是涉及一种基于空间相关一致性的ADS-B欺骗式干扰检测方法。

背景技术

广播式自动相关监视(ADS-B)技术是一种基于全球卫星导航定位系统(GNSS)和地空、空空数据链的航空器监视技术，是国际民航组织(ICAO)确定的未来主要监视技术，被监视的目标以广播的形式发送自身的位置、速度、飞行意图、自身标识等信息。与传统的雷达监视技术相比，其定位精度高、更新速率快，且价格便宜、安装简便，因此在空中交通管理领域应用前景广泛。但是由于ADS-B系统的广播特性及信道不加密特性，使其面临如窃听、阻塞干扰和欺骗干扰等常见的射频攻击问题。其中，欺骗式干扰以其容易产生，不易察觉的特点，可能对空管系统造成极大的困扰，并引起严重后果，因此研究ADS-B欺骗式干扰检测技术具有非常重要的意义。

目前，已有大量文献对欺骗干扰的产生方式进行讨论和分类，国内外主要将其分为三类：消息注入式干扰、消息删除式干扰和消息修改式干扰。消息注入式干扰是指生成虚假消息或转发修改过的真实消息，产生虚假目标或者发送真实存在目标的虚假航迹，扰乱空中交通秩序；删除式干扰是指通过一定的手段使得接收机不能得到某特定目标的解码信息；消息修改式干扰主要指对真实目标的航迹进行修改，可结合消息注入和消息删除来实施。

而国内外在抗欺骗干扰领域研究主要从两个方面着手：一种是在传播过程中采取措施，另一种是对飞机真实位置验证。利用飞机真实位置进行验证的方法主要有：多点定位、卡尔曼滤波和意图验证、群组校验、数据融合等方法，但上述方法或者利用多个接收机，实现起来较为复杂，且需要解决接收机时间同步的问题，或利用多个数据源如雷达系统或多点定位系统，增加了附加系统的花费，成本较高；通过传播过程验证的方法又分为采用密码学方法和基于信号特性的非密码学方法如根据接收信号强度、多普勒频移、波达方向(DOA)和时间差等来检测欺骗干扰的方法，但是各种加密方法都需要改变现有的ADS-B协议，与现有的ADS-B系统不能兼容，所以对现有系统不适用；而非密码学方法中，大多也都需要多个接收机，设备较复杂，需要解决同步问题。而根据DOA验证的方法或者需要多个测向基站，或者需要复杂的阵列天线结构，且大部分需要估计DOA，复杂度很高，需要阵列流形信息，对阵列误差敏感，需要阵列校准，实现复杂。因而亟需一种更加安全的ADS-B欺骗干扰检测方法，能够排除虚假的消息或短时间内可靠识别出虚假目标，以保证ADS-B系统安全可靠运行。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于空间相关一致性的ADS-B欺骗式干扰检测方法。

为了达到上述目的，本发明提供的基于空间相关一致性的ADS-B欺骗式干扰检测方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)利用接收机对接收信号进行解码，选出其中的空中位置消息，并按ICAO地址将空中位置消息进行分组，得到方向向量组和到达时间；

2)对于步骤1)中得到空中位置消息组，根据相应的到达时间找到其对应的阵列信号，并计算出特征向量组；

3)逐一计算上述特征向量组中两个相邻向量的余弦相关值，得到余弦相关值序列，然后利用余弦相关值序列判断同一组空中位置消息是否来自同一信源，如是，进入下一步骤，否则进入步骤6)；