Implement Ground Station ADS-B Controller Function for Aviation Cyber Range

Mục đích thiết kế dự án: Mục tiêu chính của dự án này là mô phỏng các phần của thành phần chức năng cốt lõi của hệ thống ADS-B (Automatic Dependent Surveillance–Broadcast) hàng không trong Mini OT Aviation CAT-II Airport Runway Simulation Cyber Range (phiên bản: v_0.2.2). Thay vì sao chép toàn bộ cơ sở hạ tầng ADS-B đang hoạt động, dự án tập trung vào mô hình hóa ăng-ten của trạm mặt đất ADS-B của sân bay và chức năng của bộ điều khiển để hỗ trợ đào tạo OT, thử nghiệm và phân tích hướng đến bảo mật.

Bài viết này được chia thành ba phần chính:

• Thông tin cơ bản về ADS-B: Tổng quan ngắn gọn về hệ thống ATC ADS-B và các chức năng cụ thể được mô phỏng trong hệ thống phạm vi mạng hàng không.

• Thiết kế bộ điều khiển ADS-B trạm mặt đất: Kiến trúc và logic giao tiếp của bộ điều khiển ADS-B trạm mặt đất mô phỏng và sự tương tác với các thành phần khác trong phạm vi mạng.

• Giao diện người dùng của thông tin ADS-B: Thiết kế và trực quan hóa dữ liệu giám sát được trình bày trên bảng điều khiển ATC HMI (giao diện người-máy) của tháp điều khiển không lưu.

Quan trọng: ADS-B thực tế phức tạp hơn đáng kể so với cách triển khai được hiển thị trong dự án này. Trong phạm vi mạng này, chúng tôi chắt lọc (đây KHÔNG PHẢI là mô phỏng 1:1 như bản sao kỹ thuật số) các hành vi, logic, Giao diện Người-Máy (HMI) và các kịch bản an ninh mạng thiết yếu của hệ thống mà không cần đến độ trung thực đầy đủ của hệ thống điện tử hàng không.

# Author:      Yuancheng Liu
# Created:     2025/12/20
# Version:     v_0.2.3
# Copyright:   Copyright (c) National Cybersecurity R&D Laboratory (NCL)
# License:     GNU General Public License V3

Giới thiệu dự án

Hệ thống Automatic Dependent Surveillance–Broadcast (ADS-B) đại diện cho nền tảng của việc giám sát không lưu hiện đại. Không giống như radar giám sát thứ cấp (SSR) truyền thống, dựa vào sự thẩm vấn trên mặt đất, ADS-B là tự động (không yêu cầu kích thích bên ngoài), phụ thuộc vào dữ liệu Hệ thống Vệ tinh Định vị Toàn cầu (GNSS) có độ chính xác cao để định vị và dựa trên phát sóng. Kiến trúc này cho phép máy bay định kỳ truyền vectơ trạng thái của chúng—bao gồm danh tính, độ cao, vận tốc và tọa độ chính xác—đến cả trạm mặt đất và các máy bay lân cận khác, tạo ra một bức tranh chiến thuật thời gian thực, được chia sẻ về không phận.

Trong quá trình phát triển Mini OT Aviation CAT-II Airport Runway Simulation Cyber Range System, việc mô phỏng chức năng của ADS-B là một yêu cầu quan trọng. Như được minh họa trong sơ đồ bên dưới, phạm vi mạng đặc biệt mô phỏng Phân đoạn Trạm Mặt đất (được đánh dấu trong hình chữ nhật màu đỏ) của hệ sinh thái ADS-B rộng lớn hơn.

Original  image source link : https://www.sportys.com/blog/ads-b-101-what-you-need-know/?srsltid=AfmBOorXll9byFukKBcTwg5EilCH3MslsuXFGzUCiaYz9Hbk3wRUY4Kb

Trạm mặt đất mô phỏng tự động nhận các tin nhắn ADS-B được phát bởi trình mô phỏng máy bay của phạm vi mạng hoạt động trong không phận xung quanh sân bay. Dữ liệu này được giải mã và xử lý bởi bộ điều khiển trạm mặt đất để trích xuất thông tin/tin nhắn giám sát quan trọng cho nhiệm vụ. Sau đó, dữ liệu này sẽ được hiển thị trên Giao diện Người-Máy (HMI) ATC của tháp điều khiển không lưu với màn hình Điều khiển Không lưu (ATC) kiểu radar. Thiết lập này cho phép người dùng phạm vi mạng tương tác với luồng không lưu thực tế và phân tích tính toàn vẹn của trao đổi dữ liệu trong một môi trường mô phỏng, được kiểm soát.

Song song đó, dự án tích hợp dữ liệu cảm biến môi trường và thời tiết của sân bay vào bộ điều khiển trạm mặt đất. Bộ điều khiển tổng hợp thông tin này và phát dữ liệu thời tiết và trạng thái sân bay trở lại máy bay gần đó, phản ánh trao đổi thông tin hai chiều thường thấy trong các hệ thống liên lạc hàng không hiện đại.

Giới thiệu về triển khai kỹ thuật

Logic cốt lõi của Bộ điều khiển ADS-B trạm mặt đất được triển khai bằng dự án Python Virtual IEC 62541 OPC-UA-TCP PLC Simulator. Trong quá trình triển khai này, giao thức OPC UA được sử dụng để mô phỏng kênh giao tiếp giữa bộ điều khiển trạm mặt đất ADS-B và HMI ATC của tháp điều khiển không lưu, phản ánh cách các hệ thống con của sân bay hiện đại trao đổi dữ liệu hoạt động thông qua các giao thức công nghiệp tiêu chuẩn.

Đối với chức năng thu thập dữ liệu thời tiết sân bay, hệ thống tích hợp thông tin khí tượng trực tiếp bằng cách truy vấn Google Weather API dựa trên vị trí địa lý (thành phố) được định cấu hình của sân bay. Các thông số thời tiết được truy xuất—chẳng hạn như điều kiện gió, tầm nhìn và nhiệt độ—được chuẩn hóa và lưu vào bộ điều khiển trạm mặt đất làm đầu vào cảm biến, mô phỏng các luồng dữ liệu thường được tạo ra bởi radar thời tiết và hệ thống giám sát môi trường của sân bay.

HMI điều khiển ATC của tháp điều khiển không lưu được triển khai bằng cách tuân theo thiết kế trực quan và tương tác được giới thiệu trong dự án Retro-ADSB-Radar. Giao diện trình bày cả tin nhắn ADS-B của máy bay đã nhận và thông tin sân bay được phát bằng cách sử dụng chế độ xem dựa trên danh sách kết hợp và màn hình Điều khiển Không lưu (ATC) kiểu radar, như được hiển thị trong Hình bên dưới.

Những lựa chọn triển khai này đảm bảo rằng phạm vi mạng hàng không không chỉ mô phỏng trao đổi tin nhắn ADS-B mà còn cả các mẫu giao tiếp Hệ thống Điều khiển Công nghiệp (ICS) và Công nghệ Vận hành (OT) cơ bản mà các sân bay hiện đại dựa vào. Thiết kế phân lớp này làm cho nền tảng phù hợp với đào tạo an ninh hệ thống OT, phân tích hành vi hệ thống và thử nghiệm.

Kiến thức cơ bản về ADS-B

Automatic Dependent Surveillance–Broadcast (ADS-B) là một công nghệ giám sát cốt lõi được sử dụng trong ngành hàng không hiện đại để tăng cường giám sát không lưu, nhận thức tình huống và hiệu quả hoạt động. Tài liệu và tài nguyên học tập phong phú có sẵn công khai, chẳng hạn như sách hướng dẫn và tài liệu giáo dục của FAA ADS-B, cũng như video giới thiệu giải thích các khái niệm hệ thống và sử dụng hoạt động. Sơ đồ kết nối chính được hiển thị bên dưới:

Thay vì sao chép những tài liệu đó, phần này tập trung vào việc tóm tắt các tính năng chính của ADS-B và xác định rõ ràng tập hợp con thông tin và hành vi ADS-B được mô phỏng trong phạm vi mạng hàng không.

Tổng quan về tính năng chính của ADS-B

ADS-B (Automatic Dependent Surveillance–Broadcast) là công nghệ hàng không hiện đại, trong đó máy bay sử dụng GPS để tự động phát vị trí, tốc độ và độ cao chính xác của chúng, thay thế hoặc bổ sung radar cho Điều khiển Không lưu (ATC) và các máy bay khác. Nó là "Tự động" (không cần đầu vào của phi công), "Phụ thuộc" (vào GPS), "Giám sát" (theo dõi máy bay) và "Phát sóng" (gửi dữ liệu ra ngoài). Các phần chính là ADS-B Out (truyền) và ADS-B In (nhận thông tin thời tiết/giao thông trong buồng lái), nâng cao an toàn, dung lượng và hiệu quả trên toàn cầu.

Cách thức hoạt động của ADS-B:

• Dựa trên GPS: Máy bay có được vị trí chính xác từ điều hướng vệ tinh.

• Phát dữ liệu: Truyền vị trí, độ cao, tốc độ và ID qua tần số 1090 MHz hoặc 978 MHz.

• Tiếp nhận trên mặt đất & trên không: Các trạm mặt đất và các máy bay khác nhận được các tín hiệu này.

• Không cần thẩm vấn: Không giống như radar, nó không cần tín hiệu từ mặt đất để kích hoạt phản hồi.

Các thành phần chính:

• ADS-B Out: Đề cập đến việc truyền dữ liệu trạng thái máy bay từ máy bay đến các trạm mặt đất và các máy bay khác. ADS-B Out là bắt buộc ở nhiều không phận được kiểm soát và tạo thành xương sống của giám sát không lưu hiện đại.

• ADS-B In: Đề cập đến việc máy bay tiếp nhận thông tin thời tiết và giao thông, thường được hiển thị trong buồng lái, HMI của tháp điều khiển không lưu để cải thiện nhận thức tình huống của phi công và sĩ quan ATC của tháp điều khiển không lưu.

Lợi ích của ADS-B:

• An toàn hơn: Cập nhật vị trí thường xuyên và chính xác hơn làm giảm nguy cơ va chạm giữa không trung.

• Tăng dung lượng: Theo dõi chính xác cho phép máy bay hoạt động an toàn gần nhau hơn, cải thiện việc sử dụng không phận.

• Hiệu quả về chi phí: Cơ sở hạ tầng mặt đất ADS-B thường ít tốn kém hơn để triển khai và bảo trì so với hệ thống radar.

• Nhận thức tình huống: Phi công nhận thông tin thời tiết và giao thông theo thời gian thực trực tiếp trong buồng lái.

Đối với khung tin nhắn ADS-B tiêu chuẩn dài 112 bit và bao gồm năm phần chính, được hiển thị như sau:

+----------+----------+-------------+------------------------+-----------+
|  DF (5)  |  CA (3)  |  ICAO (24)  |         ME (56)        |  PI (24)  |
+----------+----------+-------------+------------------------+-----------+

Trong phiên bản hiện tại của dự án này (v_0.2.3), chúng tôi chưa triển khai phần mã hóa và giải mã tin nhắn ADS-B, chúng tôi sẽ thêm các tính năng này trong phiên bản tương lai.

Thông tin tin nhắn chi tiết vui lòng tham khảo liên kết này: https://mode-s.org/1090mhz/content/ads-b/1-basics.html

Dữ liệu ADS-B được mô phỏng trong phạm vi mạng hàng không

Trong môi trường phạm vi mạng hàng không, chỉ một tập hợp con được chọn của dữ liệu và hành vi ADS-B được triển khai. Mục tiêu là mô hình hóa các luồng thông tin hoạt động thiết yếu thay vì sao chép hoàn toàn các hệ thống điện tử hàng không được chứng nhận.

Dữ liệu ADS-B Out được mô phỏng (Máy bay → Trạm mặt đất / Máy bay khác)

Thông tin trạng thái máy bay sau đây được phát bởi máy bay mô phỏng:

Dữ liệu ADS-B In / ACARS được mô phỏng (Trạm mặt đất → Máy bay)

Trạm mặt đất tổng hợp dữ liệu môi trường và hoạt động của sân bay và phát nó đến các máy bay gần đó, tương tự về mặt khái niệm với các dịch vụ thông tin ACARS và ADS-B In.

Thông tin hoạt động của sân bay

Dữ liệu thời tiết sân bay được cung cấp như một phần của chương trình phát sóng của trạm mặt đất để hỗ trợ an toàn bay và lập kế hoạch hoạt động.

Thông tin thời tiết sân bay

Thiết kế bộ điều khiển ADS-B trạm mặt đất

Bộ điều khiển ADS-B trạm mặt đất là thành phần điều phối trung tâm của phạm vi mạng hàng không, chịu trách nhiệm tích hợp dữ liệu giám sát máy bay trên không và trên mặt đất, trạng thái hoạt động của sân bay và thông tin cảm biến môi trường. Nó kết nối lớp mô phỏng thế giới vật chất, lớp giao tiếp ADS-B và HMI ATC của tháp điều khiển không lưu, cho phép trao đổi thông tin trên không–mặt đất thực tế đồng thời vẫn phù hợp cho phân tích an ninh mạng và thử nghiệm kỹ thuật số.

Hình dưới đây cho thấy quy trình làm việc đầu cuối của hệ thống ADS-B trạm mặt đất mô phỏng, làm nổi bật cả đường dẫn dữ liệu ADS-B Out (giám sát máy bay màu xanh lá cây) và ADS-B In (thông tin sân bay được phát màu cam).

Hệ thống ADS-B trạm mặt đất trong phạm vi mạng bao gồm bốn mô-đun chính, mỗi mô-đun đại diện cho một miền chức năng riêng biệt thường thấy trong cơ sở hạ tầng sân bay thực tế.

Mô-đun tìm nạp thông tin thời tiết Google

Mô-đun này định kỳ kết nối với dịch vụ Google Weather để truy xuất dữ liệu khí tượng theo thời gian thực dựa trên vị trí địa lý (thành phố) được định cấu hình của sân bay. Dữ liệu được tìm nạp đóng vai trò là đầu vào môi trường bên ngoài cho phạm vi mạng và được chuyển tiếp đến trình mô phỏng thế giới vật chất hàng không để trừu tượng hóa ở cấp độ cảm biến.

Trình mô phỏng thế giới vật chất hàng không

Trình mô phỏng thế giới vật chất mô phỏng môi trường sân bay và không phận xung quanh, bao gồm:

• Máy bay mô phỏng tạo tin nhắn ADS-B Out

• Ăng-ten ADS-B mặt đất để nhận và phát tin nhắn

• Trình theo dõi giao thông sân bay

• Cảm biến gió

• Trình theo dõi điều kiện thời tiết không phận

• Radar thời tiết và các đơn vị đo thời tiết

Mô-đun này chuyển đổi dữ liệu thời tiết bên ngoài và các thay đổi trạng thái máy bay thành các chỉ số giống như cảm biến, cung cấp đầu vào thực tế cho bộ điều khiển ADS-B mà không cần dựa vào phần cứng vật lý.

Bộ điều khiển ADS-B Trạm mặt đất (PLC)

Bộ điều khiển ADS-B Trạm mặt đất đại diện cho lớp logic điều khiển OT của hệ thống. Nó được triển khai bằng cách sử dụng khung mô phỏng PLC ảo Python IEC 62541 OPC-UA-TCP:https://www.linkedin.com/pulse/python-virtual-plc-simulator-iec-62541-opc-ua-tcp-protocol-liu-pm1pc, Bộ điều khiển thực hiện các chức năng cốt lõi sau:

• Nhận thông tin có nguồn gốc từ ADS-B của máy bay từ trình mô phỏng thế giới vật lý

• Thu thập và xử lý dữ liệu radar và cảm biến thời tiết

• Chuyển đổi dữ liệu hoạt động và môi trường thành thông tin kiểu ADS-B / ACARS

• Đồng bộ hóa tất cả dữ liệu vào một không gian địa chỉ OPC UA có cấu trúc

• Xuất bản thông tin thời gian thực cho ATC HMI của đài kiểm soát

• Gửi thông tin ADS-B của sân bay trở lại ăng-ten ADS-B để phát sóng

Các Bảng hiển thị ADS-B HMI của Đài kiểm soát Sân bay

ATC HMI của Đài kiểm soát Sân bay truy xuất tất cả thông tin ADS-B và thời tiết từ bộ điều khiển ADS-B thông qua OPC UA. Sau khi giải mã và định dạng dữ liệu, HMI trình bày thông tin trên ba bảng hiển thị chính:

• Bảng hiển thị Radar – Trực quan hóa tất cả các Vị trí GNSS hiện có liên quan của máy bay trong không phận được kiểm soát.

• Các Bảng Thông tin ADS-B Máy bay – Hiển thị dữ liệu ADS-B chi tiết cho mỗi báo cáo máy bay đến trạm mặt đất sân bay.

• Bảng ADS-B Thời tiết Sân bay – Hiển thị các điều kiện thời tiết và môi trường trong khu vực không phận Loại B của sân bay.

Quy trình làm việc của Hệ thống ADS-B Trạm mặt đất

Quy trình làm việc chi tiết của hệ thống được đánh dấu bằng các bước khác nhau trong sơ đồ bên dưới:

Quy trình làm việc ADS-B Out của Trạm mặt đất

Quy trình làm việc ADS-B Out mô phỏng (Aircraft → Ground Station → ATC HMI) tập trung vào dữ liệu giám sát máy bay từ máy bay đến trạm mặt đất và chuyển tiếp đến ATC HMI. Quá trình này bao gồm các bước sau:

• Bước 01 – Tạo Thông tin ADS-B Máy bay: Trình mô phỏng thế giới vật lý hàng không tạo ra thông tin ADS-B Out cho mỗi máy bay được mô phỏng dựa trên trạng thái hoạt động hiện tại của nó (vị trí, độ cao, tốc độ, hướng, trạng thái nhiên liệu và trạng thái ATC), như được xác định trong mô hình dữ liệu ADS-B Out được mô phỏng.

• Bước 02 – Chuyển đổi và Tiền xử lý Dữ liệu ADS-B: Các thông báo ADS-B được tạo được nhận bởi ăng-ten ADS-B được mô phỏng và được tiền xử lý bởi trình theo dõi lưu lượng sân bay. Các thông báo được chuyển đổi thành định dạng thông báo kiểu ACARS đơn giản hóa và được truyền đến bộ điều khiển ADS-B bằng UDP, mô phỏng các liên kết dữ liệu hàng không nhẹ.

• Bước 03 – Lưu trữ Dữ liệu và Đồng bộ hóa OPC UA: Bộ điều khiển ADS-B lưu trữ dữ liệu máy bay đã chuyển đổi trong các thanh ghi bộ nhớ bên trong của nó và đồng bộ hóa chúng với không gian địa chỉ Kiến trúc Thống nhất, giúp dữ liệu có thể truy cập được đối với các chương trình khác.

• Bước 04 – Hiển thị Thông tin ADS-B trên ATC HMI: ATC HMI của đài kiểm soát kết nối với bộ điều khiển bằng ứng dụng khách OPC-UA, giải mã thông tin ADS-B của máy bay thành dạng dễ đọc và trực quan hóa nó trên màn hình radar và bảng thông tin máy bay.

Quy trình làm việc ADS-B In của Trạm mặt đất

Quy trình làm việc ADS-B In mô phỏng (Weather & Airport Information → Aircraft) mô hình hóa cách thông tin hoạt động và môi trường của sân bay được thu thập, xử lý và phát đến máy bay hoạt động trong không phận được kiểm soát. Quá trình này bao gồm các bước sau:

• Bước 05 – Tìm nạp Thông tin Thời tiết Theo thời gian thực: Trình tìm nạp thông tin thời tiết truy xuất dữ liệu khí tượng theo thời gian thực từ dịch vụ Google Weather dựa trên vị trí được định cấu hình của sân bay và chuyển tiếp nó đến trình mô phỏng thế giới vật lý qua UDP.

• Bước 06 – Gán Dữ liệu Thời tiết cho Cảm biến Mô phỏng: Trình mô phỏng thế giới vật lý xử lý dữ liệu thời tiết nhận được và ánh xạ nó tới các tham số liên quan đến ADS-B riêng lẻ (gió, tầm nhìn, điều kiện mây, nhiệt độ, lượng mưa). Các giá trị này được gán cho các cảm biến thời tiết và đơn vị radar được mô phỏng để mô phỏng các chỉ số cảm biến thực.

• Bước 07 – Lưu trữ Dữ liệu Thời tiết trong Bộ điều khiển ADS-B: Bộ điều khiển ADS-B đọc các đầu ra của cảm biến thời tiết, chuyển đổi chúng thành các cấu trúc dữ liệu tương thích với OPC UA và lưu trữ chúng trong bộ nhớ PLC trong khi đồng bộ hóa không gian địa chỉ Kiến trúc Thống nhất.

• Bước 08 – Hiển thị Thông tin Thời tiết trên ATC HMI: ATC HMI của đài kiểm soát truy xuất dữ liệu ADS-B thời tiết sân bay thông qua OPC UA và trình bày nó trên các bảng thông tin thời tiết chuyên dụng, cung cấp cho người vận hành khả năng nhận biết tình huống theo thời gian thực.

• Bước 09 – Kết hợp Dữ liệu và Tạo Thông báo ACARS: Bộ điều khiển ADS-B tổng hợp dữ liệu hoạt động của sân bay đã lưu trữ và thông tin ADS-B thời tiết, chuyển đổi chúng thành một thông báo ADS-B sân bay kiểu ACARS hợp nhất và chuẩn bị dữ liệu để phát sóng.

• Bước 10 – Gửi Thông tin ADS-B Sân bay đến Ăng-ten: Thông tin ADS-B sân bay hợp nhất được gửi từ bộ điều khiển đến ăng-ten ADS-B được mô phỏng qua UDP.

• Bước 11 – Phát Thông tin ADS-B Sân bay đến Máy bay: Trình mô phỏng thế giới vật lý thực hiện quy trình phát sóng ADS-B và máy bay được mô phỏng nhận thông tin ADS-B sân bay, sau đó được hiển thị trên các giao diện trực quan hóa ADS-B trên máy bay của chúng.

Hiển thị Giao diện Người dùng Thông tin ADS-B

Để hỗ trợ quan sát và phân tích trực quan các luồng dữ liệu ADS-B trong phạm vi mạng hàng không cho người dùng theo dõi thông tin ADS-B từ nguồn dữ liệu → xử lý bộ điều khiển → trực quan hóa hoạt động, hệ thống cung cấp hai lớp giao diện người dùng bổ sung:

• Hiển thị ADS-B của Trình mô phỏng Thế giới Vật lý – tập trung vào việc tạo dữ liệu thô, hành vi cấp cảm biến và hình thành thông báo.

• Hiển thị ADS-B HMI của Đài kiểm soát – tập trung vào nhận thức tình huống hoạt động, giám sát lưu lượng và hỗ trợ quyết định, tương tự như môi trường kiểm soát không lưu thực tế.

Hiển thị ADS-B của Trình mô phỏng Thế giới Vật lý

Trong trình mô phỏng thế giới vật lý hàng không, thông tin liên quan đến ADS-B được trực quan hóa trong sổ ghi chép hiển thị hoạt động “Thời tiết và ADS-B”, như trong Hình bên dưới.

Màn hình bao gồm hai phần:

Bảng Thông tin Thời tiết Theo thời gian thực

Bảng này hiển thị dữ liệu thời tiết theo thời gian thực thô được truy xuất từ Mô-đun Tìm nạp Thông tin Thời tiết của Google. Dữ liệu được trình bày trước khi được chuyển đổi thành các chỉ số cảm biến hoặc các tham số tương thích với ADS-B, giúp dễ dàng xác thực các nguồn dữ liệu bên ngoài và quan sát các thay đổi môi trường.

• Thông tin được hiển thị thường bao gồm: Hướng và tốc độ gió bề mặt, Tầm nhìn và điều kiện bầu trời, Nhiệt độ không khí, Áp suất đo độ cao và Các chỉ số lượng mưa.

Bảng Hiển thị Thông báo ADS-B

Bảng Hiển thị Thông báo ADS-B cung cấp chế độ xem trực tiếp nội dung thông báo ADS-B được trao đổi trong môi trường mô phỏng và được chia thành hai phần logic:

• Phần ADS-B Out: Hiển thị các thông báo ADS-B Out do máy bay mô phỏng tạo ra, phản ánh thông tin trạng thái máy bay như vị trí, độ cao, tốc độ, hướng và trạng thái hoạt động.

• Phần ADS-B In: Hiển thị các thông báo ADS-B thời tiết và sân bay do Bộ điều khiển ADS-B Trạm mặt đất tạo ra và được chuẩn bị để phát đến máy bay.

Hiển thị Thông tin ADS-B HMI của Đài kiểm soát

ATC HMI của Đài kiểm soát đại diện cho giao diện hướng đến người vận hành của phạm vi mạng hàng không. Nó được triển khai theo các nguyên tắc thiết kế tương tác và trực quan của dự án Retro-ADSB-Radar, kết hợp trực quan hóa kiểu radar cổ điển với các bảng dữ liệu hiện đại. Bằng cách chọn tab Radar và Giám sát ATC, người vận hành được cung cấp ba bảng thông tin ADS-B chính. (Như hình bên dưới)

Bảng Hiển thị Phạm vi ADS-B Radar

Phạm vi ADS-B Radar cung cấp trực quan hóa kiểu radar về không phận được kiểm soát, phủ các điểm đánh dấu máy bay theo thời gian thực trên nền radar sân bay.

• Mỗi điểm đánh dấu máy bay đại diện cho: Vị trí máy bay (dựa trên GNSS), Hướng đi trên mặt đất (COG) và Tốc độ tương đối và hướng di chuyển.

• Bảng này đóng vai trò là công cụ nhận biết tình huống chính để theo dõi luồng lưu lượng, khoảng cách và mức độ chiếm dụng không phận.

Bảng Thông tin ADS-B Máy bay

Bảng Thông tin ADS-B Máy bay trình bày chế độ xem dựa trên danh sách và hướng đến chi tiết về dữ liệu ADS-B nhận được từ Bộ điều khiển ADS-B Trạm mặt đất thông qua OPC UA.

• Thông tin hiển thị điển hình bao gồm: Mã định danh máy bay, ID mẫu chuyến bay, Trạng thái hoạt động ATC hiện tại, Độ cao, hướng, tốc độ bay, tốc độ mặt đất, Trạng thái nhiên liệu và các tham số cụ thể của máy bay khác.

• Bảng này bổ sung cho phạm vi radar bằng cách cung cấp thông tin số và dựa trên trạng thái chính xác cho từng máy bay

Bảng Hiển thị ADS-B Thời tiết Sân bay

Bảng Hiển thị ADS-B Thời tiết Sân bay hiển thị thông tin hoạt động và thời tiết sân bay đã xử lý được phát bởi trạm mặt đất.

• Thông tin được hiển thị bao gồm: Hướng và tốc độ gió bề mặt, Tầm nhìn đường băng và tầm nhìn, Điều kiện bầu trời và độ che phủ của mây, Nhiệt độ không khí, Cài đặt máy đo độ cao, Lượng mưa và Các chỉ số che khuất.

• Bảng này cho phép người vận hành ATC nhanh chóng đánh giá các điều kiện môi trường ảnh hưởng đến hoạt động của sân bay, quy trình tiếp cận và trình tự lưu lượng.

Kết luận và Tham khảo

Tóm lại, dự án này triển khai thành công mô phỏng chức năng của Bộ điều khiển ADS-B Trạm mặt đất trong môi trường phạm vi mạng hàng không. Bằng cách mô hình hóa việc thu thập, xử lý và logic phát sóng dữ liệu cốt lõi — và tích hợp nó với trình mô phỏng thế giới vật lý và ATC HMI của đài kiểm soát thông qua OPC UA — hệ thống cung cấp một nền tảng thực tế nhưng được chắt lọc để hiểu các quy trình làm việc của ADS-B. Việc triển khai này cung cấp một nền tảng có giá trị để tiến hành đào tạo bảo mật Công nghệ Vận hành (OT) thực tế, phân tích hành vi hệ thống và thử nghiệm an ninh mạng tập trung vào các hệ thống liên lạc và giám sát hàng không hiện đại.

Tham khảo:

• https://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/avs/offices/afx/afs/afs400/afs410/ads-b

• https://www.sportys.com/blog/ads-b-101-what-you-need-know/?srsltid=AfmBOorXll9byFukKBcTwg5EilCH3MslsuXFGzUCiaYz9Hbk3wRUY4Kb

• https://www.linkedin.com/pulse/aviation-runway-lights-management-simulation-system-yuancheng-liu-5rzhc/

• https://github.com/nicespoon/retro-adsb-radar

• https://www.linkedin.com/pulse/python-virtual-plc-simulator-iec-62541-opc-ua-tcp-protocol-liu-pm1pc

Thanks for spending time to check the article detail, if you have any question and suggestion or find any program bug, please feel free to message me. Many thanks if you can give some comments and share any of the improvement advice so we can make our work better ~

Merry Christmas and Happy New Year ~

last edit by LiuYuancheng ([email protected]) by 26/12/2025 if you have any problem, please send me a message.