卫星导航干扰快速定位系统为航空安全保驾护航
作者:吴仁彪 时间:2026-01-23 点击数:
全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,简称GNSS)是各种导航卫星系统(包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的北斗、欧洲的Galileo)及其增强系统的总称,在民航领域得到广泛的应用。国际民航组织在2016年发布的全球空中航行计划(GANP)中明确指出:GNSS是现代空中航行系统的重要基础,是提升全球空中航行安全水平和服务质量的重要手段。
GNSS虽然很有用,但非常脆弱。导航卫星通常距离地面20000~30000km,地面接收到的卫星信号非常微弱(相当于20000km外50瓦左右灯泡的功率),比噪声还低20dB以上,极容易受到各种恶意或无意的干扰,包括干扰器、欺骗器、GNSS转发器、“伪卫星”等。这些干扰经常导致航空器紧急复飞、中止进近或备降、空管关键设备降级使用等事件,产生巨大的航空安全隐患,影响航空运输的正常进行,导致航班延误和运行效率下降。
近年来,民航GNSS信号受到的干扰越来越多,各种新型无线电干扰不断出现,国际民航组织对无线电干扰监测工作的重视程度也日益提升。2019年举行的国际民航组织第四十届大会,专门就GNSS干扰问题展开了讨论,督促各国建立或完善民航GNSS干扰监测系统。
民航GNSS信号受干扰问题在国内也较为严重,造成机载近地告警系统(Ground Proximity Warning System,简称GPWS)、广播式自动相关系统(Automatic Dependent Surveillance Broadcast,简称ADS-B)和GPS设备异常,导致告警事件发生。对此,2019年9月,工业和信息化部无线电管理局下发了“关于进一步加强对于民航使用GPS系统频率保护工作的通知”。2019年10月,中国民航局下发了“关于加强民航单位设置使用无人机防御系统管理的通知”,并成立了民航GPS信号干扰专项工作组。
针对新型GNSS干扰定位难度高、排查效率低等问题,在中国民航局无线电管理办公室的指导下,在国家自然科学基金委员会和中国民航局联合资助的“新型干扰对GNSS民航应用的影响评估和空地协同分级检测与定位技术”重点项目的支持下,中国民航大学联合国内唯一拥有快速存取记录器(Quick Access Recorder,简称QAR)和ADS-B飞行大数据的中国民航科学技术研究院与民航局空管局技术中心,开展了基于飞行大数据(利用QAR和/或ADS-B数据)的GNSS干扰源自动监测与粗定位技术研究,申请了两项相关发明专利,通过机会飞行大数据分析并借鉴鲁棒传感器阵列信号处理理论,可以将干扰源锁定在5~10km的范围内,整体性能方面优于近年来美国斯坦福大学和欧洲空管局提出的方案。中国民航大学还与天津德力仪器设备有限公司成立了“民航无线电干扰监测联合实验室”,合作研制成功了基于无人机平台的干扰检测与精定位系统。该系统避开了复杂的动态多通道校准技术难题,能够在前述机会飞行大数据分析方法确定的干扰源可能位置范围内引导无人机快速实现精准定位。上述粗定位和精定位技术密切配合、相互协同,构成了空地协同干扰分级检测与定位系统。近两年来,这套系统应邀先后为天津、广州、山东等地的4个机场快速定位了多种卫星导航干扰源,在保障航空安全方面发挥了重要作用。