卢献宇 张媛媛

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.08.014

摘  要：廣播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）系统作为民航独立的监视手段具有一定的脆弱性。现提出基于卡尔曼滤波算法进行ADS-B航迹预测的方案，为进一步鉴别ADS-B位置信息的真伪提供可靠的技术支撑。通过解析ADS-B报文中的位置信息，建立卡尔曼滤波模型，计算航迹预测观测点数，完成基本的航迹预测实验。理论分析和仿真实验结果表明基于卡尔曼滤波算法的ADS-B航迹预测效果很好。

关键词：ADS-B;航迹预测;卡尔曼滤波;蒙特卡洛方法

中图分类号：TP391.9       文献标识码：A    文章编号：2096-4706（2021）08-0048-04

ADS-B Track Prediction Based on Kalman Filtering Algorithm

LU Xianyu1，ZHANG Yuanyuan2

（1.Guangzhou Civil Aviation College，Guangzhou  510403，China;

2.CAAC Xinjiang Air Traffic Administration，Urumqi  830015，China）

Abstract：Automatic Dependent Surveillance-Broadcast（ADS-B）system has a certain vulnerability as an independent surveillance means of civil aviation. In this paper，a scheme of ADS-B track prediction based on the Kalman filtering algorithm is proposed，which provides reliable technical support for further identifying the authenticity of ADS-B position information. Through analyzing the position information in the ADS-B message，the Kalman filtering model is established，the observation points of track prediction are calculated，and the basic track prediction experiments are completed. Theoretical analysis and simulation experiment results show that the ADS-B track prediction based on Kalman filtering algorithm has good effect.

Keywords：ADS-B;track prediction;Kalman filtering;Monte Carlo method

0  引  言

卡尔曼滤波算法是一种最小化均方误差的线性滤波方法，它在观测方程和目标状态转移方程的基础上，使用迭代的方式对目标的状态进行预测和更新。正是它的递推型结构，有利于实现数据的实时处理，因此，作为一种最优估计理论广泛应用于航迹滤波中。

飞行器机载ADS-B系统通过1090ES数据链广播其位置、速度等信号，该信号由地面站天线接收后可生成CAT021格式的报文信息，提供给空管部门等用户。由于ADS-B报文是一种开放的数据格式（CAT021格式），其各项数据均通过无线链路以非加密方式进行广播，任何用户均可从报文中获取该目标位置信息，研究人员亦可获取目标位置信息^[1]，因此，ADS-B报文信息易受黑客侵入而产生虚假信息，面临着安全性挑战。

针对此问题，可从卡尔曼滤波跟踪目标轨迹的角度切入，讨论并对使用卡尔曼滤波算法进行的ADS-B航迹预测进行仿真分析，为下一步辨别ADS-B信息的真伪提供可靠的理论和实验依据。……