基于传感器时钟跟踪的ADS-B异常和入侵的检测
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了基于传感器时钟跟踪的ADS-B异常和入侵的检测相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
paper： ADS-B Anomalies and Intrusions Detection by Sensor Clocks Tracking
一、摘要
自动相关监视广播（ADSB）是一种空中交通管制系统，其中飞机向地面传感器传输其自身信息（身份、位置、速度等），用于监视范围。提出了利用ADSB消息到达时间差来跟踪不同传感器的时钟，以检查ADS-B消息中包含的位置信息的准确性。该方法允许在不使用多分支（或任何其他）定位算法的情况下检测可能的车载异常或恶意注入假消息（入侵）。因此，它不需要对定位问题进行反演（通常是强非线性和不适定的），并且与多面定位相反，它也适用于少于4个传感器。
二、背景
ADS-B系统具有许多优点，例如，易于实现且成本低，位置数据精度高，更新时间短。
它们也有一些重要的缺点，例如：依赖卫星导航系统（可能被破坏、损坏或干扰），以及非常简单的协议，没有加密和任何身份验证。由于这些原因，安全方面可能是这些监视系统的一个重要漏洞。
- Eavesdropping 窃听
- Jamming 干扰
- Message injection (or spoofing) 信息欺骗（信息攻击）
- Message deletionby SSR reply Garbling 通过SSR回复混淆删除消息
- GPS欺骗/干扰产生虚假或错误信息或降低系统可用性。
MLAT Multilateration 多点定位
通过双曲线定位提供飞机的独立位置信息。MLAT的最大缺点是：需要至少4个传感器接收相同的信息，需要反演通常是强非线性和不适定性的定位问题（在解决方案中产生数值不稳定性），以及需要所有传感器共用一个时间，即时间同步。
本文的方法
使用ADS-B消息的测量到达时差（TDOA）来同步（计算与公共参考相关的时间偏移）传感器，然后直接对估计偏移执行一致性测试，而不计算飞机位置。
可以避免与机载位置信息上的错误或虚假位置信息有关的漏洞。
三、模式S传感器偏移量使用ADS-BTRAFFIC进行测量
（一）利用ADS-B信息到达时差测量传感器时钟偏移
s 1 s_1 s1和 s 2 s_2 s2表示两个ADS-B接收站， p 1 p_1 p1表示飞机，接收站和飞机的位置为： s 1 = [ s 1 , x , s 1 , y , s 1 , z ] T s 2 = [ s 2 , x , s 2 , y , s 2 , z ] T p 1 = [ p 1 , x , p 1 , y , p 1 , z ] T s_1=[s_{1,x},s_{1,y},s_{1,z}]^T\\\\\\;\\\\s_2=[s_{2,x},s_{2,y},s_{2,z}]^T\\\\\\;\\\\ p_1=[p_{1,x},p_{1,y},p_{1,z}]^T s1=[s1,x,s1,y,s1,z]Ts2=[s2,x,s2,y,s2,z]Tp1=[p1,x,p1,y,p1,z]T飞机和站点之间的范围可表示为： ρ 1 = ∣ ∣ s 1 − p 1 ∣ ∣ = ( s 1 , x − p 1 , x ) 2 + ( s 1 , y − p 1 , y ) 2 + ( s 1 , z − p 1 , z ) 2 ρ 2 = ∣ ∣ s 2 − p 1 ∣ ∣ = ( s 2 , x − p 1 , x ) 2 + ( s 2 , y − p 1 , y ) 2 + ( s 2 , z − p 1 , z ) 2 . . . . . . ( 1 ) \\rho_1=||s_1-p_1||=\\sqrt{(s_{1,x}-p_{1,x})^2+(s_{1,y}-p_{1,y})^2+(s_{1,z}-p_{1,z})^2}\\\\\\;\\\\ \\rho_2=||s_2-p_1||=\\sqrt{(s_{2,x}-p_{1,x})^2+(s_{2,y}-p_{1,y})^2+(s_{2,z}-p_{1,z})^2}\\\\ ......(1) ρ1=∣∣s1−p1∣∣=(s1,x−p1,x)2+(s1,y−p1,y)2+(s1,z−p1,z)2ρ2=∣∣s2−p1∣∣=(s2,x−p1,x)2+(s2,y−p1,y)2+(s2,z−p1,z)2......(1)
两个接收站接受信息的时间分别为
t
1
t_1
t1和
t
2
t_2
t2，
t
1
=
t
0
+
∣
∣
s
1
−
p
1
∣
∣
c
t
2
=
t
0
+
∣
∣
s
2
−
p
1
∣
∣
c
+
Δ
t
2
,
1
.
.
.
.
.
.
(
2
)
t_1=t_0+\\frac{||s_1-p_1||}c\\\\\\;\\\\ t_2=t_0+\\frac{||s_2-p_1||}c+\\Delta t_{2,1}\\\\ ......(2)
t1=t0+c∣∣s1−p1∣∣t2=t0+c∣∣s2−p1∣∣+Δt2,1......(2)其中
t
0
t_0
t0表示消息传输的时间（这个时间是未知的），
Δ
t
2
,
1
\\Delta t_{2,1}
Δt2,1表示
s
2
s_2
s2和
s
1
s_1
s1之间的时间偏移（也是不知道的）。所以如果能够测出到达时间，就能得到到达的时间差，就能消除
t
0
t_0
以上是关于基于传感器时钟跟踪的ADS-B异常和入侵的检测的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章