基于干涉仪测向的ADS-B抗欺骗技术研究 Summary：广播式自动相关监视技术（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，简称ADS-B）相比于传统监视系统具有定位精度高、更新速率快和设备成本低等优点，受到国际民航组织的大力推广但由于其共享开放式的特点使得系统容易受到各种欺骗式干扰的影响，严重威胁空中交通安全本文介绍了ADS-B技术原理，分析了ADS-B技术缺陷，介绍了干涉仪测向技术和基于干涉仪测向的ADS-B抗欺骗系统工作流程本文提出一种基于干涉仪测向的ADS-B抗欺骗技术，通过干涉仪测向的方法对所接收的ADS-B信号进行方向测定，并与ADS-B报文进行相关，通过比对ADS-B报文位置和測角结果，从而发现ADS-B报文中位置信息与其真实位置相差较大的欺骗信号Key：民航电信;ADS-B;信号干扰广播式自动相关监视因其低成本与硬件设施简单等优越条件给空中交通管制提供极大的便利而得到广泛的发展，目前大部分的商用飞机都配备了ADS-B硬件ADS-B系统是基于目标自主报告位置信息来实现的，通过结合全球定位系统和其他机载设备，飞机周期地广播其位置、速度和识别号等信息，以便其他装配ADS-B设备的航空器和空中交通管制地面基站有效实时地掌握当前的空域状况。
但其信道不加密、数据协议公开等特点，使系统容易受到各种欺骗干扰的影响其有效应用前提是对目标位置报告信息的充分信任，因此，当监视系统仅依靠ADS-B时，存在信息欺骗问题1.ADS-B技术原理ADS-B技术是国际民航组织（ICAO）推荐使用的基于卫星的新一代交通运输辅助技术，可以将太空中的卫星、空中机载设备、地面基站设备相结合，提供更高效、安全的空中交通管理手段ADS-B系统的技术原理基本可以概括为民用航空飞机使用机载ADS-B系统通过机载传感器接收全球卫星导航系统（GNSS）信号，并综合机载导航系统信息，获得飞机的经度、纬度和高度信息，通过ADS-B OUT向外部周期性广播相关的飞行信息，经地面站和其他飞机接收到并解析后即可获知飞机的空间位置当飞机在无雷达区域飞行时，ADS-B可作为良好的监视信息来源，在雷达区也可作为监视信息的有效补充目前民航业的快速发展、航线不断增加都对民用空域利用提出了更高的要求，传统的雷达问询方式已经无法满足监视性能的需求根据我国《全面推进实施广播式自动相关监视（ADS-B）空管运行工作总体方案》和民航局全面实施ADS-B空管运行要求，自2019年10月10日起，全国各现场应当具备在8400米（含）以上高空实施ADS-B管制或雷达和ADS-B管制融合运行的能力。
这标志着ADS-B技术开始替代传统雷达监视技术，发挥重要作用2.ADS-B技术缺陷和欺骗技术介绍由于ADS-B广播式、开放式、明文式的特点，在进行空地通信时均使用明文，对数据并不进行加密、解密、认证，因此可能会产生数据丢失、无线电干扰、恶意欺骗等重大漏洞，一旦犯罪分子利用这些漏洞发送伪造的飞机报文，若地面接收设备无法将真假报文进行区分，就很有可能会对一定范围内的空管保障运行产生重大影响，甚至可能造成飞行事故ADS-B技术使用ASK调制，将信息通过载波的幅度表征，所以信号幅度会随目标的距离增加而降低，易受多径效应影响，同时容易受到同频干扰也更容易被模仿，更难以被区分;采用公开的1090MHz点频收发，真实目标信息容易被监测和重放，在频域上难以区分真实目标信号和干扰欺骗信号;非独立监视，属于相关监视，需要获得发射方目标信息开展监视，需要发射-接收协同完成一次有效监视;被动接收根据外部广播信息，接收的监视信息受制于发射方，监视处理效果极大地依赖信息真假;机载全向天线发射，地面站全向接收，容易受到干扰且无法获取信号辐射方向，并且在空间域上难以区分真实目标信号和干扰欺骗信号;明文广播并使用公开的校验机制，导致真实目标信息容易被监测和重放，在信息层面难以区分真实目标和干扰欺骗目标。
3.干涉仪测向技术干涉仪测向的实质是利用无线电波在测向基线上形成的相位差来确定来波方向干涉仪测向技术自出现以来，因其测向精度高、灵敏度高、结构简单、原理清晰、观测频带宽等优点在电磁环境监测、电子对抗、雷达、声纳、导航等领域得到了广泛应用相关干涉仪基本原理是将实测信号的相位差矢量与之前建立的样本库的相位差矢量依次进行相关，以得到最大相关系数的相位差矢量对应的方位角和俯仰角作为实测来波信号的方位角和俯仰角4.干涉仪测向结果与ADS-B数据结合使用相关干涉仪与ADS-B地面基站进行数据比对可以验证排除干扰欺骗的目标，使用相关干涉仪测向测得信号发射位置的方位角和俯仰角，然后通过解析报文信号内表明的目标位置、高度信息，再与测向仪所在位置的经纬度、高度等信息进行比对，得到发射ADS-B报文航空器的相对位置，将此位置与相关干涉仪测得的信号发射位置进行比较，从而发现ADS-B报文中位置信息与其真实位置接近的目标，同时发现并排除相差较大的欺骗信号5.结论随着低空空域的开放和通航的发展，ADS-B监视数据链因其自身的技术先进性、低成本、易安装等优势，将成为未来空中交通监控的主要技术手段基于相关干涉仪的测向方法技术成熟，验证准确率高，不需要后端复杂算法处理，但是需对当前ADS-B地面站天线进行改进，适合指定覆盖范围内的单站验证场合。
Reference：[1]肖秀丽.干涉仪测向原理[J].中国无线电，2006：43-49.[2]付磊，安强，李家蓬.ADS-B防欺骗技术研究[J].电子世界，2020（05）：94-96.中国民用航空ADS-B实施规划.中国民用航空局.http：// -全文完-。