卫星揭示GPS信号干扰的巨大规模

# "比我们预想的要多得多"：卫星揭示GPS信号干扰的巨大规模 来源：https://www.space.com/space-exploration/satellites/its-quite-a-bit-more-than-we-expected-satellite-reveals-immense-scale-of-gps-signal-tampering 美国GPS卫星绕地球轨道运行的艺术家插图。美国GPS卫星绕地球轨道运行的艺术家插图，这些卫星日益成为干扰的常见目标。（图片来源：Lockheed Martin 与美国太空军） 一颗实验卫星首次从太空绘制了欧洲和中东地区GPS干扰的规模图。 该项目团队对数据感到惊讶，这表明远离地球的卫星并非唯一经历其定位、导航和授时（PNT）信号质量下降的航天器——这种下降可能影响它们的性能及操作安全。 这些新测量结果由Pulsar-0完成，这是加州Xona Space Systems公司开发的新型Pulsar导航星座的第一颗卫星。这颗实验卫星在地球上空310英里（500公里）处运行，在Xona公司于今年晚些时候开始部署其由300颗低地球轨道航天器组成的导航星座之前，测试其技术。 Pulsar星座旨在提供比美国GPS网络及其他全球导航卫星系统（如欧洲伽利略或中国北斗）更具弹性的PNT服务。GNSS卫星分发的PNT信号支撑着我们文明日常生活中的许多系统，包括电网运行、金融操作和石油钻探。 但由于GNSS卫星在相当远的距离（12,000英里/19,000公里以上）轨道运行，地面接收机检测到的信号很弱，容易被干扰。 过去五年中，GNSS干扰（用噪声压制GNSS信号）和欺骗（用携带错误坐标的虚假信号覆盖原始信号）几乎成为全球性紧急情况。 例如，俄罗斯干扰器一直沿其西部边界干扰GNSS信号，官方说法是为了保护国家免受乌克兰无人机袭击。每月有数万架次飞越该地区的航班受到这种干扰的影响。中东交战各方也使用干扰和欺骗来偏转无人机攻击并隐藏海上非法船只的位置。 Pulsar-0导航卫星以前所未有的精度绘制了地球上GNSS干扰区域图。 Xona的Pulsar-0导航卫星以前所未有的精度绘制了地球上GNSS干扰区域图。（图片来源：Xona）Xona的卫星将使用类似但强度强100倍的信号，提供更强的抗故意干扰能力。但Pulsar-0航天器还携带了GPS接收机，以确保两个系统能够协同工作。当Xona团队在去年Pulsar-0发射几个月后首次启动该接收机时，他们震惊于接收机报告的欧洲和中东部分地区的信号质量下降程度。 "例如，当我们飞越北美时，我们一直看到漂亮的信号，"Xona联合创始人Kaz Gunning告诉Space.com。"但一旦我们开始在欧洲上空进行任何操作，我们注意到那里确实有问题。我们以为会看到一些干扰，但实际比我们预想的要多得多。" 在受影响最严重的区域，卫星高度处GPS信号的强度从通常的40分贝下降到低至10分贝。 Gunning表示，由于Pulsar-0卫星的高度，该地图可能无法真实反映地面用户的干扰严重程度。然而，数据揭示，在繁忙的低地球轨道上运行的卫星从西部的法国到东部的巴基斯坦边境都遭受了不同程度的GPS信号中断。 这些测量结果表明，低地球轨道卫星并未完全超出地面干扰器的范围，这些卫星用来同步操作时间和确定自身空间位置的PNT信号并不能始终得到保障。 "一旦经过这些区域，GPS能力就会丧失，"Gunning说。"对于试图定位以拍摄特定区域图像的成像卫星来说，这可能是个问题。没有GPS信号，你无法进行高度确定，无法进行定位。你甚至无法精确指向地面上的遥控天线。这总体上会干扰卫星操作。" SpaceX的Starlink等卫星星座也依赖GPS来避免与其他航天器碰撞。 Pulsar-0导航卫星以前所未有的精度绘制了地球上GNSS干扰区域图。 Pulsar-0发现，在冲突地区，GNSS信号被篡改的程度更为严重。（图片来源：Xona）不仅是故意的干扰和欺骗会对宝贵的PNT信号造成严重破坏。严重的太阳风暴也会造成严重干扰。例如，2024年5月的Gannon超级风暴使GNSS信号严重失真，导致美国部分地区的高精度农业机械数天无法操作。因此，技术人员正在竞相寻找备用方案，以在GNSS失效时向所有需要的人传输PNT信号。 Xona希望，Pulsar星座一旦投入运行，将使依赖GNSS的人们的生活更加轻松。 Gunning表示，凭借该公司计划中的低地球轨道星座传输的更强PNT信号，现有干扰器将只能影响其目前能干扰区域的大约5%。 "干扰的效果将被缩减到更小的半径范围内，"Gunning说。"退化区域会缩小，完全封锁的半径也会缩小。" Xona计划在10月发射一批六颗卫星，并在此后不久开始增加产量。该公司在今年3月的"C轮"融资中筹集了1.7亿美元，并希望在2027年初开始提供基本服务。 "我们预计，时间同步领域的早期客户将在今年年底开始利用间歇性覆盖使用Pulsar，"Xona通信主管Max Eunice告诉Space.com。"Pulsar的能力将随着每次后续发射而增强，随着我们的星座逐步完善，为新的客户群体解锁新的优势。" Tereza是一位常驻伦敦的科学与技术记者、有抱负的小说作家和业余体操运动员。她曾在《工程与技术》杂志担任记者，为包括Live Science、Space.com、Professional Engineering、Via Satellite和Space News在内的多家媒体撰稿，并曾担任欧洲航天局的产假科学编辑。