[发明专利]一种基于定向天线的抗干扰抗欺骗ADS‑B接收机及其接收方法

说明书

技术领域

本发明属于天线信号接收技术领域；涉及用于航空监管的ADS-B接收机技术；具体涉及一种基于定向天线的抗干扰抗欺骗ADS-B接收机及其接收方法。

背景技术

ADS-B技术，即广播式自动相关监视，该技术是一种无需人工操作或者询问，可以自动从相关机载设备获取参数向其他飞机或地面站广播飞机的位置、高度、速度、航向、识别号等信息，以供管制员对飞机状态进行监控。

ADS-B系统的工作流程为：(1)飞行器从GNSS等导航系统获得飞行器的位置和速度等信息，从关联机载设备获取所需其他参数信息；(2)飞行器通过数字式数据链，向地面的ADS-B接收机和其它飞行器广播精确的位置和速度，以及飞机识别信息、航班号、空地状态等数据；(3)ADS-B信号接收方，比如地面ADS-B接收机或者其他飞机上的ADS-B接收机，接收并解码数据，向使用者提供实时的空中交通状态。

现有ADS-B接收机采用全向单天线接收机，射频信号经天线接收后，经过低噪声放大器、滤波、混频等步骤后，由ADC采样得到数字信号，数字信号经解调后变为每包112bit的数据包，数据包再经过解码后转变为飞行器位置、速度、航向等状态信息。

现有ADS-B接收机存在以下一些问题：覆盖距离短：为尽可能接收空间中的信号，天线设计为全向天线，导致接天线增益差、灵敏度低、链路覆盖距离短；消息碰撞：由于ADS-B消息的发射是各飞行器独立随机发送，随着飞行器密度增加，必然有越来越高的概率在地面站同时到达，即消息碰撞，造成解调解码失败，降低系统容量；无抗干扰能力：传统ADS-B接收机采用全向天线，当接收方向范围内存在强干扰时，只能被动接收干扰，无法有效抑制干扰，因此系统极易被干扰所中断，造成安全隐患；无防欺骗干扰能力：ADS-B系统本身没有任何鉴权或加密等机制，但随着航空监控系统的逐步开放，必然面临诸如假信号欺骗等情况，非法用户可以轻易模拟出多个假飞行器消息，扰乱正常监管。

发明内容

本发明提供了一种基于定向天线的抗干扰抗欺骗ADS-B接收机，该装置采用多个定向天线组成的天线阵列，提高了接收机的覆盖范围，解决了消息碰撞时信号无法正确解调解码的问题，提高了接收机的抗干扰和抗欺骗能力。

本发明还提供了一种基于定向天线的抗干扰抗欺骗ADS-B接收方法，采用多个定向天线分别接收不同覆盖范围的数据，扩大了接收范围，防止消息碰撞的发生，并且分别通过各自接收通道实现数据传输，同时通过判伪比较过程实现对数据信息的校验，提高了数据接收的抗干扰抗欺骗能力。

本发明的技术方案是：一种基于定向天线的抗干扰抗欺骗ADS-B接收方法，包括以下步骤：

步骤1，使用多个定向天线组成360°方位角闭合覆盖的天线阵列，每个定向天线接收各自区域内的信号；

步骤2，定向天线将接收到的信号经过信号放大、滤波以及混频之后，得到数据包；

步骤3，将数据包通过解调解码之后得到ADS-B数据包；

步骤4，对ADS-B数据包进行分解，得到ADS-B数据包中包含的位置信息；

步骤5，通过位置信息计算得到该信号的估计来波方向；

步骤6，估计来波方向与接收该信号的定向天线的来波方向范围进行匹配，并输出匹配结果。

更进一步的，本发明的特点还在于：

其中步骤1中每个定向天线覆盖360°方位角的一部分。

其中步骤2中多个定向天线同时接收到各自区域内的信号，并且同时对每个信号进行信号放大、滤波以及混频，得到多个数据包。

其中步骤6中同时进行多个匹配，并且将多个匹配结果以及ADS-B数据包分解得到的数据合并然后输出。

其中步骤6中匹配结果为估计来波方向不属于定向天线的来波方向范围，则该信号为欺骗信号，并向信号源发送警告信号；匹配结果为估计来波方向属于定向天线的来波方向范围，则该信号为正常信号。