实验卫星首次从太空绘出GPS干扰地图,干扰范围远超预期。
一颗实验卫星首次从太空测绘了欧洲与中东上空GPS信号干扰的规模,结果让研发团队大吃一惊。这颗名为Pulsar-0的卫星由总部位于加州的Xona Space Systems制造,是新一代Pulsar导航星座的先行者,在距地面500公里的轨道上运行,为公司即将部署的300颗卫星导航星座做技术验证。
Pulsar星座的目标是提供比美国GPS网络及其他全球导航卫星系统(GNSS)更鲁棒的定位、导航和授时服务。GNSS卫星轨道高度在1.9万公里以上,到达地面接收机的信号微弱,容易被干扰。例如,俄罗斯干扰器一直在该国西部边境干扰GNSS信号,官方理由是防范乌克兰无人机袭击,每月影响数万架飞越该区域的航班。中东冲突方也用干扰和欺骗手段偏转无人机、隐藏部队位置。
Xona的Pulsar-0卫星以空前精度测绘了地面GPS干扰区域。Pulsar星座将使用与GPS类似但强度高100倍的信号,以应对此类蓄意干扰。Pulsar-0同时携带一台GPS接收机,确保两套系统能协同工作。Xona团队在卫星去年发射后几个月首次开机时,就被接收机报告的欧洲和中东部分地区信号衰减规模震惊。重灾区的GPS信号强度在卫星高度上从常规的40分贝骤降到10分贝。

Xona的Gunning指出,由于Pulsar-0轨道高度,地图未必真实反映地面用户受扰最严重的区域。但数据显示,从法国西部到巴基斯坦东部边境,繁忙低轨卫星都遭受某种程度的GPS信号破坏。这意味着低轨卫星并非地面干扰器的射程之外,卫星同步时序和确定太空位置所需的PNT信号无法始终依赖。Pulsar-0发现,冲突地区上空的GNSS信号被篡改得更严重。

蓄意干扰和欺骗并非PNT信号的全部威胁。2024年5月的太阳风暴就让美国部分地区精准农业机械数日无法作业。技术人员正竞相寻找备份方案,在GNSS失效时为所有需要者传输PNT信号。Xona希望Pulsar星座投入运行后能让依赖GNSS的用户轻松许多。Gunning表示,凭借计划中低轨星座更强的PNT信号,现有干扰器只能影响目前可干扰区域的大约5%。
GPS干扰带来的影响远不止飞行安全。现代农业机械、物流车队、金融交易时戳、电网同步和应急救援系统都依赖GNSS信号。一旦信号被干扰或欺骗,精准农业的自动播种机会偏离路线,物流定位会出错,金融交易时戳可能混乱,电网同步受到威胁。低轨卫星本身的运行也依赖GNSS进行轨道确定和时序同步,Pulsar-0的发现意味着这些卫星在飞越冲突地区上空时,自身的定位和时序也可能受到影响。
Xona计划10月发射6颗卫星,随后提升产能。公司今年3月C轮融资1.7亿美元,希望2027年初开始提供基础服务。除Xona外,多家公司也在探索低轨PNT替代方案,包括利用低轨通信卫星搭载PNT载荷,或开发基于地面增强的网络。这一赛道的兴起,反映了全球对GNSS脆弱性的共同担忧,以及对更鲁棒导航授时架构的现实需求。