干扰

干扰是指对定位系统（特别是全球导航卫星系统 (GNSS)，如 GPS、Galileo、GLONASS 或 BeiDou）使用的信号的故意或无意干扰。随着现代社会越来越依赖精确的定位、导航和授时 (PNT) 数据来进行民用和军事行动，干扰构成的威胁已变得更加严重和普遍。无论是扰乱智能手机导航、损害航空安全还是降低军事态势感知能力，干扰都会直接破坏导航系统的信任度和功能。

卫星信号是如何受到干扰的？

GNSS 导航系统的核心是依赖于在地球上方 20,000 多公里轨道上运行的卫星发射的微弱信号。这些信号以大约 -130 到 -160 dBm 的功率水平到达接收器，非常微弱，容易受到任何形式的噪声或故意干扰。干扰的工作原理是用相同频率上更强的信号压制这些信号，使接收器难以或无法检测到真实的卫星传输。这会导致精度降低、失锁或完全拒绝服务。

干扰设备（或干扰器）在复杂性和范围上差异很大。低成本的便携式干扰器（通常称为个人隐私设备 (PPD)）在网上广泛销售，可以在数百米半径范围内阻止 GNSS 接收。更强大的军用级系统可以扰乱数公里范围内的导航，可能影响整个区域。在这两种情况下，干扰器都会传输噪声或虚假信号，从而淹没合法的卫星信号。虽然 PPD 通常用于隐藏车辆位置以防止被跟踪系统跟踪，但它们的影响远远超出了个人范围，有时会扰乱附近的飞机或关键基础设施。

干扰的影响

干扰的影响是深远的。在航空领域，GNSS 干扰会阻止飞机在进近和着陆期间准确确定其位置，尤其是在能见度较差的情况下。飞行员可能会恢复使用较旧的导航系统，这些系统通常无法提供相同水平的精度或安全性。

在海上作业中，使用 GNSS 进行导航或港口进近的船只可能会偏离航线，从而导致碰撞或搁浅。在陆地上，GNSS 干扰会扰乱物流运营、紧急服务，甚至交通管理系统。随着城市基础设施越来越依赖准确的授时和位置数据，干扰对公共安全构成了越来越大的威胁。

军事行动尤其容易受到攻击，因为现代武器、无人机、车辆和人员都依赖于基于 GNSS 的导航和授时。

干扰经常用于电子战中，以降低对手的能力。例如，干扰可能会误导精确制导武器，导致无人机失去方向，或使依赖 GPS 导航的地面部队感到困惑。作为回应，许多军队已经开发了抗干扰技术和备用导航系统，以在有争议的环境中保持作战效能。

如何反干扰？

为了对抗干扰，工程师和研究人员正在开发越来越强大的解决方案。一种常见的方法是使用具有抗干扰功能的 GNSS 接收器。这些功能包括窄带滤波、自适应波束成形、零位控制天线和跳频技术。多频和多星座接收器还可以通过依赖多个独立的数据源来更好地抵抗干扰。对于高价值应用，集成惯性导航系统 (INS) 可提供关键的弹性层。INS 使用加速度计和陀螺仪来独立于外部信号计算位置和方向。当 GNSS 信号受到干扰时，INS 可以在有限的时间内保持合理的精度，从而使系统保持功能，直到 GNSS 恢复。

在民用领域，意识和监管发挥着重要作用。许多国家/地区都有严格的法律禁止销售、使用和拥有GNSS 干扰器。但是，由于此类设备随处可见，因此执法仍然是一个挑战。当局使用信号监控网络和频谱分析工具来检测和定位干扰器，通常部署移动团队来识别干扰源。提高公众对即使是小规模干扰的更广泛后果的认识，有助于阻止随意滥用。

导航安全的未来

导航安全的未来可能包括 PNT 源的更大冗余和多样化。GNSS 和 INS 提供核心导航数据。替代系统可以充当备份或补充。这些系统包括 eLoran、视觉里程计、LiDAR 和天文导航。当 GNSS 信号受到干扰或丢失时，它们可以增强可靠性。
人工智能有助于实时检测干扰。机器学习算法可以识别干扰模式。然后，智能系统可以快速响应和适应。这些技术增强了对导航中断的抵抗能力。

导航中的干扰是一个严重且日益严峻的挑战，它威胁着全球关键系统的完整性和安全性。随着我们对卫星导航的依赖性日益增加，对弹性、多层解决方案的需求也变得前所未有地迫切。通过技术创新、法规执行和操作意识的结合，可以降低干扰的风险，并确保在日益激烈的电磁环境中实现可靠的导航。