А.В. Елисеев1, И.А. Истомина2, А.С. Митькин3, Д.Э. Рубайло4

1−4 ФГУП «РНИИРС», (г. Ростов-на-Дону, Россия)

1 Донской государственный технический университет, (г. Ростов-на-Дону, Россия)

Постановка проблемы. Для снижения затрат на создание наземных систем авиационного наблюдения и обеспечения функционирования бортовых систем предупреждения столкновений (TCAS) в гражданской авиации в настоящее время широко применяется система автоматического зависимого наблюдения вещательного типа (ADS-B) на основе линии передачи данных 1090ES, принятая в соответствии с решением Международной организации гражданской авиации (ICAO) в качестве основной. Однако указанная ADS-B имеет существенный недостаток − отсутствие явных механизмов для защиты конфиденциальности данных, передаваемых воздушными судами (ВС), что делает линию передачи данных 1090ES уязвимой к попыткам фальсификации данных (спуфингу). Поэтому на практике актуальной становится задача верификации данных ADS-B, состоящая, как правило, в сравнении данных о местоположении ВС, получаемых от системы ADS-B, с аналогичными данными, определяемыми с помощью альтернативных технологий и датчиков авиационного наблюдения.

Цель. Представить метод грубой оценки дальности до ВС на основе измерений мощности и доплеровского сдвига частоты принимаемого с борта ВС сигнала для обеспечения верификации получаемых от системы ADS-B данных о его координатах с учетом анализа принадлежности ВС к заданной пространственной области.

Результаты. Показана необходимость верификации данных системы ADS-B по причине их низкой защищенности от имитации (спуфинга). Рассмотрена возможность выполнения грубой верификации данных ADS-B о пространственном положении ВС на основе определения их принадлежности к некоторой пространственной области, ограниченной как дальностью до воздушного судна, так и угловым сектором, формируемым слабонаправленной секторной антенной решеткой. Разработан однопозиционный метод на основе измерений не менее двух значений мощности и доплеровского сдвига частоты принимаемого с борта воздушного судна сигнала для грубой оценки дальности до подвижного источника радиоизлучения. Получены выражения для оценки точности измерения дальности и приведены результаты математического моделирования, подтверждающие эффективность представленного метода.

Практическая значимость. Применение предложенного метода грубой оценки дальности до ВС на основе измерений мощности и доплеровского сдвига частоты сигнала позволяет решить задачу верификации данных, получаемых от системы ADS-В, в случае отсутствия в заданном районе наблюдения других датчиков траекторной информации (первичных и вторичных радиолокаторов, мультилатерационных систем наблюдения).

Елисеев А.В., Истомина И.А., Митькин А.С., Рубайло Д.Э. Метод грубой оценки дальности до воздушного судна на ос- нове измерений мощности и доплеровского сдвига частоты сигнала // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 3. С. 5−13.  DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202203-01

1. Косьянчук В.В., Сельвесюк Н.И., Хамматов Р.Р. Обзор основных путей повышения безопасности системы АЗН-В // Научный Вестник МГТУГА. 2019. Т. 22. № 1. С. 40–50.
2. Rayapu M.K., Talari S., Darshini G.I.P. Multilateration with ADS-B a boon in civil aviation application // 2017 International Conference on Electrical, Electronics, Communication, Computer, and Optimization Techniques (ICEECCOT). 2017. Р. 1−6.
3. Cabalkova P., Plsek R. Comparison of target detections from active MSPSR system with outputs of MLAT system // 2016 17th International Radar Symposium (IRS). 2016. Р. 1−6.
4. Peng Wei, Zou Fang, Jin Lijie and Deng Shengji. A target dynamic model based on TDOA form for multilateration (MLAT) system // 2015 IEEE International Conference on Communication Problem-Solving (ICCP). 2015. Р. 569−571.
5. Issam S. M., Adnane A., Madiabdessalam A. Anti-Jamming techniques for aviation GNSS-based navigation systems: Survey // 2020 IEEE 2nd International Conference on Electronics, Control, Optimization and Computer Science (ICECOCS). 2020. Р. 1−4.
6. Vorobev E., Barkhatov A., Veremyev V., Kutuzov V. DVB-T2 passive radar developed at Saint Petersburg Electrotechnical University // 22nd International Microwave and Radar Conference (MIKON). 14–17 May 2018. Poznan. Poland. Piscataway. IEEE. 2018. Р. 204–207.
7. Евдокимов Ю.Ф., Медведев В.П. Амплитудная система определения местоположения источников излучения с использованием метода наименьших квадратов и исследование ее точности // Телекоммуникации. 2003. № 11. С. 34–37.
8. Уфаев В.А., Афанасьев В.И., Разиньков С.П. Оценка координат источника радиоизлучения на основе измерений амплитуды электромагнитного поля // Радиотехника. 2003. № 10. С. 71–73.
9. Булычев Ю.Г., Мозоль А.А., Вернигора В.Н. Оперативный метод определения дальности при пеленговании цели с частично известными параметрами // Известия вузов. Авиационная техника. 2010. № 1. С. 24−26.
10. Сытенький В.Д. Пассивная локация на основе амплитудных измерений // Известия вузов. Радиоэлектроника. 2011. № 1.  С. 69–75.
11. Булычев Ю.Г., Булычев В.Ю., Ивакина С.С., Насенков И.Г. Амплитудно-угломерный метод нестационарной пассивной локации с учётом частично известных параметров движения цели // Автометрия. 2015. Т. 51. № 3. С. 70–79.
12. Булычев Ю.Г., Ивакина С.С., Мозоль А.А., Насенков И.Г. Анализ модификации энергетического метода пассивной дальнометрии. // Автометрия. 2016. Т. 52. № 1. С. 37–44.
13. Булычев Ю.Г., Елисеев А.В. Модифицированный метод наименьших квадратов в обобщенно-инвариантной постановке // Проблемы управления и информатики. 2006. № 6. С. 71–83.
14. Елисеев А.В. Алгоритм линейной фильтрации, устойчивый к сингулярным ошибкам // Известия вузов. Радиоэлектроника. 2005. Т. 48. № 10. С. 20−29.
15. Елисеев А.В., Ануфриев К.В., Погорелов Р.А., Рубайло Д.Э. Алгоритм адаптивной настройки параметров линейного дискретного фильтра с использованием нечеткой экспертной системы // Радиотехника. 2019. Т. 83. № 7(9). С. 89−102.