星基ADS-B系统通过低轨道卫星接收飞机自动播发的ADS-B信号，实现全球航空监视。然而，由于该信号以明文广播，系统易受虚假目标信息注入的攻击。为确保飞行安全，需对飞机报告的位置进行独立验证。一种高效的方法是利用卫星和飞机之间相对运动产生的多普勒频移特性进行验证，此方法仅需单颗卫星即可工作。

多普勒效应是指，当信号源与接收者之间存在相对径向运动时，接收到的信号频率会发生变化。在星基ADS-B场景中，高速运动的卫星与飞机之间的相对速度，会使卫星接收到的信号频率与原发射频率产生可测的偏移，此即多普勒频移。其变化量由两者的相对位置和速度矢量决定。关键在于，飞机在ADS-B消息中报告的位置和速度，可以用来“预测”卫星应测量到的多普勒频移变化规律；而卫星接收机则能从实际信号中“测量”到真实的多普勒频移变化。如果飞机报告的信息真实，则“预测”变化与“测量”变化应高度一致；反之，若为地面欺骗源伪造的信号，其声称的位置与信号实际来源位置不符，将导致两者变化规律出现显著差异。

具体的验证过程分为以下步骤。首先，系统同步获取两方面的数据：一是来自ADS-B消息的飞机报告位置、速度及消息发射时刻；二是卫星自身的精确位置、速度，以及它实际接收到该信号时的载波频率估计值与精确接收时刻。其次，进行多普勒频移改变量的双路径计算。一路是基于报告信息的计算路径：利用飞机连续报告的多组位置和速度，结合已知的卫星星历，计算得出每个时刻理论上的多普勒频移值，进而得到一系列连续时刻间的“理论多普勒频移改变量”。另一路是基于实际信号的测量路径：从卫星接收机测得的连续信号载波频率中，提取出由相对运动引起的“实测多普勒频移值”，进而计算得到一系列连续的“实测多普勒频移改变量”。当前，高精度接收机对载波频率的测量误差已能达到亚赫兹级别，这为精确测量微小的多普勒变化提供了可能。

接下来，采用统计检验方法进行判别。核心是比较上述两组“改变量”序列是否来自同一统计分布。这里通常采用非参数的柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫检验（K-S检验）。该方法通过计算两组数据的经验分布函数，并求出两者之间的最大垂直距离作为检验统计量。然后，根据该统计量和样本量计算出一个p值。若p值大于设定的显著性水平（如0.05），则认为“理论改变量”与“实测改变量”的分布无显著差异，从而判定ADS-B报告信息可信，信号来自真实的航空器。若p值小于或等于显著性水平，则拒绝两者分布相同的假设，判定该信号源为欺骗源，其报告的位置信息虚假。

该方法具有显著优势。其一，仅需单颗卫星即可完成验证，大大降低了系统复杂性和建设成本。其二，该方法利用的是连续的物理变化规律而非瞬时绝对值，能有效抵消飞机和卫星发射机本身固有的载波频率偏差影响。其三，无需修改现有ADS-B机载和星载硬件协议，易于部署。仿真分析表明，该方案在典型场景下能实现超过97%的检测概率，同时保持较低的误报率，并且对飞机和卫星的定位误差具有一定的鲁棒性。

总而言之，基于多普勒频移改变量的验证方法，通过挖掘空天无线信号中内嵌的物理层“指纹”，为星基ADS-B系统提供了一种高效、经济且可靠的位置防欺骗手段。随着低轨卫星星座的蓬勃发展，该技术有望成为保障全球航空监视网络空间安全的重要技术支柱。