文/李翊馨（實(shí)習(xí)生）、周毅，編輯 周遠(yuǎn)方

據(jù)媒體8月12日?qǐng)?bào)道，航空從業(yè)者組織Ops Group的最新報(bào)告顯示，過(guò)去幾個(gè)月針對(duì)GPS的欺騙現(xiàn)象急劇增加，對(duì)飛行安全的影響也越來(lái)越大。

數(shù)據(jù)顯示，今年一季度受GPS影響的航班數(shù)量每天平均為200架次，二季度驟升至每天約900架次——在部分時(shí)間里，甚至有多達(dá)1350架航班遭遇GPS“欺騙”。

在沖突地區(qū)，GPS欺騙系統(tǒng)會(huì)向周圍空域廣播錯(cuò)誤位置，混淆來(lái)襲的無(wú)人機(jī)或?qū)?，但也?huì)干擾民航客機(jī)。

蘇黎世應(yīng)用科技大學(xué)數(shù)據(jù)顯示，黎巴嫩貝魯特國(guó)際機(jī)場(chǎng)，俄羅斯的莫斯科和雅羅斯拉夫爾等地區(qū)，是近期GPS欺騙的多發(fā)地。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年9月至今，伊拉克巴格達(dá)地區(qū)、埃及開羅地區(qū)，以色列地區(qū)、黑海地區(qū)，以及朝鮮邊境等區(qū)域，GPS欺騙高發(fā)。

Ops Group網(wǎng)站截圖

在英國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全公司Pen Test Partners創(chuàng)始人肯·蒙羅(Ken Munro)看來(lái)，GPS欺騙帶來(lái)的干擾，不會(huì)直接導(dǎo)致飛機(jī)墜毀，只會(huì)帶來(lái)一些小小的混亂。不過(guò)，這可能會(huì)引發(fā)所謂的連鎖反應(yīng)：“一些小事發(fā)生，一些小事又發(fā)生，然后一些嚴(yán)重的事情發(fā)生。”

在觀察者網(wǎng)航空航天撰稿人高天偉看來(lái)，“GPS欺騙”現(xiàn)象值得關(guān)注，但在中國(guó)這樣的和平地區(qū)，類似的GPS欺騙行為較少。目前不用過(guò)于擔(dān)心GPS欺騙對(duì)民航正常運(yùn)作的影響。因?yàn)槌薌PS之外，大多數(shù)現(xiàn)代客機(jī)都有各種傳感器用來(lái)確定其位置，即使有干擾，這些飛機(jī)依然可以飛行。

“民航在派遣航班之前，會(huì)評(píng)估航線風(fēng)險(xiǎn)。如果是之前報(bào)告GPS干擾嚴(yán)重的區(qū)域，航線選擇上首先會(huì)主動(dòng)避開。再者，民航也不完全依賴于GPS。除了GPS之外，還有地面無(wú)線電、導(dǎo)航臺(tái)導(dǎo)航以及飛機(jī)自己的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等，尤其是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，它是沒法被干擾的。飛機(jī)在飛行過(guò)程中，會(huì)運(yùn)用多套系統(tǒng)相互比對(duì)，如果發(fā)現(xiàn)某一套系統(tǒng)的偏差特別大，飛行員會(huì)相應(yīng)的預(yù)案。即便是全球GPS都消失了，民航還是有很‘笨’的辦法來(lái)繼續(xù)飛行。”

不過(guò)，GPS干擾帶來(lái)的潛在隱患，仍不容掉以輕心。在國(guó)內(nèi)新聞報(bào)道中，也常常會(huì)看到類似新聞。今年3月，中國(guó)民用航空中南地區(qū)空中交通管理局湖北分局反映稱，武漢空域多架民航客機(jī)出現(xiàn)GPS信號(hào)丟失情況，嚴(yán)重影響民航飛行安全。湖北省無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心執(zhí)法“亮劍”，查處干擾民航GPS案件1起，查獲GPS信號(hào)屏蔽器11套。

民航工作者，民航業(yè)評(píng)論員張仲麟提醒，目前GPS干擾器存在著較小功率的干擾，就可以干擾較大范圍的特性——如果干擾設(shè)備體積較小，它甚至能裝在車載平臺(tái)上——如果在飛機(jī)降落的下滑道跑道端5公里范圍內(nèi)，使用特制設(shè)備進(jìn)行有目的的對(duì)空干擾，那么將會(huì)影響極大影響航空運(yùn)行，甚至造成嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)與惡劣的社會(huì)影響。

制造噪音、假冒衛(wèi)星，GPS干擾器是怎么工作的？

GPS是如何被干擾的？這和它的工作原理有關(guān)。

“從原理上來(lái)說(shuō)，GPS導(dǎo)航的原理是廣播時(shí)間，”，觀察者網(wǎng)航空航天撰稿人高天偉對(duì)觀察者網(wǎng)表示，每一顆衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)基本有兩種內(nèi)容：一類是位置信息，幾點(diǎn)幾分衛(wèi)星在什么位置（衛(wèi)星軌道參數(shù)），即星歷；一類是時(shí)間信息，衛(wèi)星會(huì)播發(fā)自己的時(shí)刻，它是由星載原子鐘產(chǎn)生的。

舉個(gè)例子，我們拿著手機(jī)站在地面上，距離每顆衛(wèi)星的位置是不一樣的。每隔一秒鐘，衛(wèi)星們會(huì)播放一次信息，那么我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，每顆衛(wèi)星播播報(bào)的信號(hào)到達(dá)我們的手機(jī)上是不一樣的：離我們近的衛(wèi)星，發(fā)出的信號(hào)早收到一點(diǎn)，遠(yuǎn)的就晚收到一點(diǎn)，在“三維空間”的基礎(chǔ)上加入時(shí)間，我們就在四維空間中得到了定位。

因此理論上，只要收到了4顆GPS衛(wèi)星的信號(hào)，我們就可以“解方程”，算出現(xiàn)在的精確位置和時(shí)間。

GPS系統(tǒng)的時(shí)間到達(dá)差原理北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)網(wǎng)站

高天偉表示，衛(wèi)星本質(zhì)上就是一個(gè)“廣播電臺(tái)”。對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行GPS干擾的話，目前有幾種不同的方式。

第一類是通過(guò)“噪音”干擾信號(hào)本身。衛(wèi)星發(fā)射的很多信號(hào)，尤其是民用信號(hào)，它的頻率是公開的。在地面上建一個(gè)干擾機(jī)，干擾它的通訊，那么信號(hào)可能就不夠清楚了——這就好像在人打電話，有人在旁邊敲鼓敲鑼一樣——地面干擾機(jī)不斷釋放信號(hào)，讓接收機(jī)沒法正常接收到GPS衛(wèi)星的信號(hào)，這就可能造成導(dǎo)航性能下降等問(wèn)題。

另一種方式是造“假衛(wèi)星”。人們使用的大多都是公開的民用參數(shù)，那么就可以通過(guò)布置假發(fā)射器的方式，模擬天空中衛(wèi)星的信號(hào)，它的功率比真的衛(wèi)星還要強(qiáng)。接收機(jī)一旦收到了這個(gè)信號(hào)，就會(huì)誤以為是衛(wèi)星發(fā)過(guò)來(lái)的。比如在地面上的假信號(hào)上，輸入有偏差的信息，那么接收機(jī)就會(huì)收到一個(gè)同樣有偏差的結(jié)果，導(dǎo)致GPS不可靠。

這也是為什么在戰(zhàn)爭(zhēng)沖突地區(qū)，更容易出現(xiàn)導(dǎo)航精度下降的原因——遠(yuǎn)離戰(zhàn)區(qū)，GPS干擾也會(huì)大大緩解。

民航工作者，民航業(yè)評(píng)論員張仲麟表示，目前GPS廣泛應(yīng)用于航空飛行的方方面面，多種運(yùn)行程序和告警系統(tǒng)依賴GPS提供的精確定位來(lái)進(jìn)行，因此，GPS干擾對(duì)航空運(yùn)行造成的影響也較為明顯。相比噪音干擾阻止接收器接收衛(wèi)星GPS信號(hào)的阻塞式干擾（丟失GPS信號(hào)），欺騙式GPS干擾對(duì)航空飛行造成的威脅更為嚴(yán)重，干擾范圍也更大。

張仲麟解釋道，欺騙式GPS干擾，會(huì)讓GPS終端自認(rèn)為接收到的是“正確”的信號(hào)，并由此計(jì)算出錯(cuò)誤的坐標(biāo)。一旦GPS導(dǎo)航信息與飛機(jī)INS慣導(dǎo)系統(tǒng)差別極大，而飛機(jī)又采納了GPS坐標(biāo)信息的話，則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤定位，并由此對(duì)多種依賴GPS的系統(tǒng)產(chǎn)生明顯影響。

以目前俄羅斯為例，由于俄烏沖突的原因，俄羅斯境內(nèi)存在大范圍GPS干擾，對(duì)飛越俄羅斯境內(nèi)的飛機(jī)產(chǎn)生一定的影響。如飛越圣彼得堡地區(qū)的飛機(jī)，由于錯(cuò)誤的GPS信息，哪怕在萬(wàn)米高空巡航階段，一分鐘內(nèi)最多會(huì)觸發(fā)3-5次TAWS告警（地形感知與告警系統(tǒng)），極大干擾飛行員正常飛行。

張仲麟提到，由于目前機(jī)場(chǎng)的盲降系統(tǒng)及輔助降落系統(tǒng)也依賴GPS進(jìn)行引導(dǎo)，若在惡劣天氣執(zhí)行需要依賴精準(zhǔn)定位的盲降或輔助降落程序時(shí)，發(fā)生GPS干擾或失效事件，將極大地干擾引導(dǎo)程序工作，導(dǎo)致飛機(jī)不得不冒著更高的風(fēng)險(xiǎn)降落，或?yàn)榱税踩鹨妶?zhí)行復(fù)飛或選擇備降其他機(jī)場(chǎng)。這些都會(huì)影響正常的飛行。