摘要：随着航空科技的发展和空中交通流量的增加，全球定位系统（Global Positioning System，GPS）技术被广泛应用于民航通信、导航和监视等系统，以保障航空器安全运行。当出现机载GPS信号干扰时，可能会造成航空器间小于安全间隔，触发近地告警或造成航空器复飞、空中碰撞等严重后果，还可能造成民航通信、导航和监视等系统失效，导致空管部门无法掌握空中动态。本文针GPS干扰导致民航空管设备功能失效问题进行了分析阐述并提出解决建议。

关键词： GPS  干扰  ADS-B  多点定位系统

1.GPS定位基本原理及GPS信号的特征

GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。GPS卫星发射两种频率的扩频信号，即L1载波频率为1575.42MHz和L2载波频率为1227.60HMz。GPS基带信号是通过模拟白噪声的伪随机码加载传播同步数据信息，用户需要通过解析加载在伪随机码上卫星星历数据（卫星轨道和时间参数）以及测定同步信号来获得卫星到被测对象之间相对距离（伪据）来测定自身位置。GPS系统虽然采用扩频技术，处理增益很高，隐蔽性较强，其信号电平通常比噪声电平低20dB左右，但它到达地面的信号强度极低，淹没在白噪声中，因此通用GPS接收机是较为容易被干扰。

2.对于GPS信号的干扰原理分析

由于GPS信号呈现出信号小、隐藏于白噪声中的特性，要对GPS信号进行干扰，可以采用压制式干扰和欺骗式干扰两种方式实现。

压制式干扰是在GPS信号（L1载波：中心频点1575.42MHz，主要信号功率落在2.046MHz带宽内；L2载波：中心频点1227.60HMz，主要信号功率落在20.46MHz带宽内）的频段上，通过发射机发射一定电平的干扰信号将GPS接收机前端的GPS信号压制住（干扰信号功率高于白噪声电平20dB），使GPS接收机无法从干扰信号中正确解析导航编码信号，造成无法定位的结果。压制式干扰的特点是技术难度较小，但所需干扰功率较大。

欺骗式干扰是通过发射机发射与GPS系统信号具有相同参数但信息码不同的假信号，使GPS信号接收机接收错误定位信息。欺骗式干扰所需干扰功率小，干扰效果也大大好于压制式干扰，但欺骗式干扰的技术难度要高于压制式干扰。

目前，民用GPS干扰器普遍采用的是压制式干扰的工作模式。而以军事为目的GPS干扰则包括了上述两种干扰模式。

3.干扰信号分析及排查

民用GPS接收机通常使用L1波段，其频率为1575.42MHz，带宽为2.046MHz。GPS本质上是基于码分多址（CMDA）的扩频通信系统，CDMA的原理决定了GPS具备一定的抗干扰能力，但GPS卫星分布在距离地面约20200km的高空，传输衰减大，地面侦测到的GPS信号可低至-158.5dBW。地面GPS信号强度弱的特点决定了GPS信号易受干扰。民用的C/A码GPS仅有25dB的抗干扰能力，1W功率的干扰源可使20Km范围内的民用接收机无法正常工作。

根据GPS的工作特性及可能被干扰的方式，可以通过综合测试仪直接监测GPS系统下行L1频率附近10MHz带宽底部噪声的变化，来进行地面疑似干扰源的搜寻工作。实际工作中在疑似干扰区域发现L1频率10MHz带宽底部出现噪声剧烈抬升的现象，可以确定为1575.42MHz频点附近出现了强干扰，卫星被频带压制。

3.1  GPS干扰对ADS-B的影响

ADS-B系统即广播式自动相关监视系统，由多地面站和机载站构成，以网状、多点对多点方式完成数据双向通信。它主要实施空对空监视。一般情况下，只需机载电子设备（GPS接收机、数据链收发机及其天线、驾驶舱冲突信息显示器CDTI），不需要任何地面辅助设备即可完成相关功能，装备了ADS-B的飞机可通过数据链广播其自身的精确位置和其它数据（如速度、高度及飞机是否转弯、爬升或下降等）。ADS-B接收机与空管系统、其它飞机的机载ADS-B结合起来，在空地都能提供精确、实时的冲突信息。

ADS-B地面站现在用GNSS模块为双模制式，同时支持1561.098MHz北斗和1575.42MHz GPS两种卫星系统，ADS-B地面站时钟板卡内的Ublox M8芯片能够自动比选信号质量好的卫星系统，因此在GPS异常情况下，只要北斗正常，系统会自动比选北斗使用。

针对GPS干扰期间ADS-B地面站覆盖区域内实际有目标情况下，ADS-B地面站无目标显示问题。通过分析多个ADS-B地面站的原始数据，证明了无数据原因为机载设备受GPS干扰后下发的报文中NIC值已不满足报文接收条件（ADS-B位置精度要求：NIC不低于5）。经过对原始数据进行分析，当航空器进入GPS干扰区域内时，机载设备受GPS干扰严重，NIC值降低到5以下，导致地面站无接收。

3.2   GPS干扰对多点定位系统的影响

多点定位技术作为一种新型协作式监视技术，可为空管、机场、航空公司等民航单位提供机场终端区和场面活动目标的实时状态信息，提高航空器活动频繁区域的监视精度，解决空管雷达低空盲区，实现从终端区到场面的全覆盖监视，从而提高民航空管的监视能力。多点定位系统主要应用于场面和终端区目标监视。

多点定位地面站为GPS单模制式，只支持1575.42MHz GPS卫星系统。开始工作后，GPS信号由信号处理卡通过串口向主控卡每秒发送一次精确度到毫秒的UTC时间。该UTC时间将做为目标的TOA的高位时标。当GPS受干扰后，多点地面站输出数据的TOA时标超出后端预处理服务器的配对门限（微秒量级），导致目标信息无法配对，就出现了多点定位中心站无输出情况，建议新建多点设备要求采用GPS加北斗的双模授时模式。

4. 结束语

随着航空科技进步和的发展，民航导航将由陆基向星基转变，卫星导航技术将是未来民航运行中发挥更为重要的作用。在当前民航运输飞行全面实施PBN运行的形势下，卫星导航源信号受到干扰容易带来巨大风险，所以对卫星信号干扰的监测排查技术研究，有效控制GPS干扰风险很有意义。同时也要注意，近年来日益频发民航空管设备在用频率受到无线电干扰，需要通过加强有关无线电干扰危害和法律法规的社会宣传，引起司法部门、无线电监测机构及社会各界的密切关注，发动各方力量加强对机场周边电磁环境的保护，加强对违法行为的打击，减少非法干扰信号源对航空在用频段的干扰，保护人民生命安全和国家财产安全。

参考文献

[1] 孙粲，GPS干扰的原理及其对空管的影响与排查，网络安全技术与应用

[2] GER-I型ADS-B地面站系统技术手册

[3] MPS-I型场面多点定位系统技术手册