GNSS 干擾源監測與定位：機場與關鍵設施的 24/7 防護網

 

在現代社會的基礎設施中，全球導航衛星系統（GNSS）扮演著「隱形心跳」的角色，它不僅引導飛機降落（GLS/RNP），還為電力網提供相位同步，為金融交易提供可追溯的時間戳記；然而這個心跳正變得越來越脆弱，依據歐洲導航衛星局（GSA）與各國飛安單位的統計，機場周邊的 GNSS 干擾事件正以驚人的速度增加，這些干擾往往並非來自恐怖攻擊，而是來自高速公路上卡車司機使用的低成本 「個人隱私保護器（PPD, Personal Privacy Device）」，這些廉價的頻譜垃圾製造機，雖然遮蔽車輛追蹤器，但其寬頻雜訊卻能輕易癱瘓半徑數公里內的航空導航訊號，造成機場頻譜的「阻斷服務（DoS）」。

物理挑戰：在雜訊海洋中尋找異常

要保護關鍵設施，單純安裝一個接收機看「訊號有沒有斷」是遠遠不夠的，當服務中斷發生時，往往為時已晚，防護系統必須具備 「預警（Early Warning）」 與 「鑑識（Forensics）」 能力。

干擾（Jamming）的物理特徵

這是能量的暴力美學，攻擊者在 GNSS 頻段（如 L1/E1）發射高功率訊號，拉高雜訊基底（Noise Floor），使接收機無法解調微弱的衛星訊號，常見類型包括：

• 連續波（CW）： 單一頻率的正弦波，針對特定頻點。
• 線性調頻（Chirp/Sweep）： 頻率隨時間快速掃描，類似鋸齒波，是 PPD 最常見的模式，能橫掃整個頻寬。
• 寬頻雜訊（Wideband Noise）： 模擬熱雜訊，難以從頻譜形狀上分辨，但會導致自動增益控制（AGC）異常。

欺騙（Spoofing）的數學偽裝

比干擾更危險，攻擊者產生結構完整的假訊號。接收機仍能鎖定，但解算出的位置或時間是錯誤的，偵測這類攻擊需要檢查訊號的內部邏輯，例如：多普勒頻移是否符合衛星運動軌跡？原子鐘的時間漂移是否違反物理極限？

定位演算法：從偵測到獵殺

知道「有干擾」只是第一步，知道「干擾在哪裡」才能排除威脅，這需要部署感測器網路（Sensor Network）。

• 到達功率差 (PDoA)：
  利用距離越近訊號越強的原理（自由空間損耗公式），比較多個感測器的接收功率來估計位置。
• 到達時間差 (TDoA)：
  這是最精準的方法，利用干擾訊號到達不同感測器的奈秒級時間差，繪製出雙曲線，其交點即為干擾源位置。這要求感測器之間具備極高的時間同步精度。
• 到達角 (AoA)：
  如果單一站點具備陣列天線，可以測出干擾波的入射角度，兩個站點的射線交叉即可定位。

法規要求：ICAO Annex 10

國際民航組織（ICAO）在 Annex 10 中明確規範了航空導航輔助設施的頻譜保護要求，機場必須證明其導航服務（尤其是 GBAS/SBAS 進場）在特定干擾環境下的可用性，因此建立一套符合 ICAO Doc 8071 測試標準的監測系統，已成為國際機場升級智慧化的必要條件；面對日益複雜的電磁頻譜環境，您需要的是一套能 24 小時不間斷運作、自動分辨干擾類型，並能即時通報航管人員（ATC）的智慧防護系統。

我們推薦 OHB Digital Solutions 開發的 GIDAS 系列 (GNSS Interference Detection & Analysis System)，這不只是頻譜分析，而是一套經過 ESA（歐洲太空總署）技術驗證、專為關鍵基礎設施設計的「頻譜保全系統」。

多維度偵測引擎 (Multi-Layer Detection)

GIDAS 的核心優勢在於其「不依賴單一指標」，它同時運行多達 10 種獨立的偵測演算法，並透過加權邏輯（Weighted Combination）做出最終判斷，將誤報率（False Alarm Rate）降至極低。

• 頻譜層面： PSD 偵測器
  監控頻譜形狀，Power 偵測器 監控總功率異常。
• 測量層面： C/N0 偵測器
  監控載噪比的瞬間下降，AGC 偵測器 監控前端增益的波動。
• 導航層面： PVT 偵測器
  檢查位置解算的跳變，Clock 偵測器 監控接收機時脈偏差的異常漂移（這是識別 Spoofing 的關鍵）。

OHB GNSS 干擾檢測與分析系統是一套專為安全關鍵基礎設施設計的一站式解決方案，能夠即時 (real-time) 自動監控 GNSS 訊號與服務，同時進行檢測、分類和定位各種類型的干擾和欺詐訊號，其綜合數據分析平台具備報告功能，允許操作人員深入了解干擾事件歷史，精確篩選數據並生成有價值的統計數據。


GIDAS STATIONARY 包括一個監控中心和監測傳感器，根據傳感器的數量（至少三個），可以定位干擾源的位置。


GIDAS：涵蓋固定式、機架式、攜帶型與嵌入式應用的 GNSS 品質保證解決方案

智慧分類：知道敵人是誰 (Classification)

GIDAS 不僅告訴您「有干擾」，還會告訴您「是什麼干擾」。系統能自動分析訊號特徵，將干擾源分類為：

• Chirp (掃頻)： 識別出這是典型的車用 PPD。
• CW (連續波) / Pulse (脈衝)： 識別特定電子設備的洩漏或惡意攻擊。
• Spoofing (欺騙)： 區分是壓制式干擾還是智慧型欺騙。 這種分類能力讓機場安保人員能判斷威脅等級：是一輛路過的卡車（暫時性），還是有人在圍牆外刻意攻擊（持續性威脅）。

GIDAS 干擾檢測模式示透過多項測技術匯總輸出，根據風險種類分級 (Threshold) 定義各種類型的警報，節省人力資源與不具風險事件的分析管理。


GIDAS 欺騙偵測模型採用了包括CNR、空間相關性、相關峰值、ARAIM、接收器時脈、都卜勒、偽距及PVT等多種偵測技術，以綜合判斷欺騙威脅的存在。

精準定位：網格化防護 (Localization)

針對機場或大型園區，可採用 GIDAS Stationary 網格化部署方案。

• 三角定位：
  在跑道頭、塔台與邊界部署 3 個或更多 監測感測器（Monitoring Sensors, MS）。
• 即時地圖：
  透過中央 監控中心（Monitoring Center, MC），系統會利用 TDoA 或功率差演算法，在 GIS 地圖上即時標示干擾源的移動軌跡（例如：沿著機場旁的高速公路移動），這讓執法人員能夠精確攔截干擾車輛。

GIDAS STATIONARY 包括一個監控中心和監測傳感器，根據傳感器的數量（至少三個），可以定位干擾源的位置。


典型的 GIDAS Stationary 部署包括安裝於機場關鍵位置的GNSS監測天線（左圖）、位於監控中心的機架式處理單元與操作顯示終端（中圖），以及可遠端存取的監控儀表板使用者介面（右圖），呈現各監測站點的即時狀態與告警資訊。

靈活部署：從機架到嵌入式

GIDAS 家族提供了適應不同場景的硬體形式：

• GIDAS Stationary (固定式)：
  用於機場、發電廠的永久安裝，支援網路化多站協同，符合 ICAO/RTCA 標準。

GIDAS Stationary 為專業工程師與飛安人員提供高精度 GNSS 干擾與欺騙訊號監測技術，系統支援多星座、多頻段監控，透過 AoA、CNR、PVT 等技術，精確定位干擾源，實現 24/7 (7x24小時)全天候關鍵基礎設施監測與威脅預警。

• GIDAS Rackmount (機架式)：
  19 吋標準機箱，適合整合進現有的電信機房或控制中心，具備 < 6 秒的超快警報延遲（Time To Alert）。

GIDAS Rackmount 透過19" 2U 硬體實現即時 GNSS 干擾監測與數據分析，無需操作即可自動啟用，連續監測最多三頻段（預設GPS L1與Galileo E1），處理速度小於 6 秒（TTA < 6s）

• GIDAS Portable (攜帶型)：
  裝在強固型手提箱內，內建電池與平板，適合現場頻譜調查或臨時活動保護。

• GIDAS Embedded (嵌入式)：
  這是最新的軟體定義方案，以 C++ 函式庫形式提供，讓 GNSS 接收機製造商直接將抗干擾演算法整合進自己的晶片或模組中，無需額外硬體即可提升終端產品的韌性。

成功案例：羅馬尼亞航管局 (ROMATSA)

GIDAS 系統已成功部署於羅馬尼亞全國 16 個機場，建立了國家級的干擾監測網，該系統幫助 ROMATSA 實現了從被動應對到主動管理的轉變，確保了 GBAS 進場程序的安全性，並大幅降低了維護成本。

羅馬尼亞 17 座機場部署 GIDAS Stationary 系統建置案

實際系統配置將因應您的場域大小（單一站點或廣域監測）、監測頻段（L1/L2/L5）及整合需求而有所不同，如需深入規劃與系統或軟硬體選配搭配建議，請聯繫「奧創團隊」，我們擁有豐富的系統整合經驗，隨時準備為您提供最專業的配置建議與技術支援。

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