模擬干擾與欺騙訊號：提升導航系統韌性的關鍵

 

今年東歐地區的 GNSS（全球導航衛星系統）干擾強度出現了數量級的增長，主要訊號源來自俄羅斯與白俄羅斯，這嚴重影響了該地區的商業、私人及政府運輸系統，雖然本文將重點剖析東歐的趨勢，但必須注意的是，干擾 (Jamming) 與欺騙 (Spoofing) 事件在俄羅斯境內、東地中海、波斯灣，以及印度 / 巴基斯坦 和 緬甸 / 泰國邊境也正以驚人的頻率發生；在回顧最新的干擾案例後，我們將從工程技術角度，探討如何利用先進的 GNSS 模擬系統來驗證並提升導航系統的韌性 (Resilience)。
 

 

歐盟東部邊境的 GNSS 干擾現狀

俄羅斯於 2014 年入侵烏克蘭時，就已影響了戰區上空的飛航路線，特別是在馬來西亞航空 MH17 班機被擊落之後，然而當時的訊號中斷範圍仍然有限，直到 2022 年俄羅斯全面入侵烏克蘭，雙方皆大規模運用 GNSS 干擾技術作為防禦空襲的手段，情況急轉直下。

過去兩年間，隨著俄羅斯在其西部及波羅的海邊境啟動高功率干擾源以防禦烏克蘭的無人機攻擊，干擾活動呈現指數級增長，遺憾的是，這些射頻 (RF) 干擾並不僅限於俄羅斯境內，已嚴重外溢並擾亂了從波羅的海到黑海、整個歐盟東翼的航空與海事交通。

2025 年首起重大的 GNSS 干擾事件發生於 1 月 17 日，一架瑞安航空 (Ryanair) 的商用航班在降落立陶宛首都維爾紐斯 (Vilnius) 時，其 GPS 接收機輸出錯誤數據，機組人員被迫放棄降落並轉降波蘭；歐盟委員會官員也親身經歷了 GPS 干擾，9 月 1 日，歐盟執委會主席烏爾蘇拉·馮德萊恩 (Ursula von der Leyen) 訪問保加利亞普羅夫迪夫 (Plovdiv) 時，專機的 GPS 裝置出現異常數據，迫使飛行員在進行儀表進場前必須先在機場上空盤旋。

僅僅幾週後，西班牙空軍載送該國國防部長瑪格麗塔·羅伯勒斯 (Margarita Robles) 前往立陶宛途中，飛越俄羅斯加里寧格勒 (Kaliningrad) 飛地時遭遇 GPS 中斷，所幸該軍機配備了具備高韌性的軍規 GNSS 接收機（可能支援 M-Code 或多頻段抗干擾技術），飛行未受影響。
 

深入解析：GNSS 壓制式干擾 (Jamming) 與欺騙 (Spoofing)

GNSS 訊號干擾已是受歐洲、中東及亞洲衝突驅動的全球性現象，上述案例主要屬於 壓制式干擾 (Jamming)，政府或惡意行為者在 GNSS 星座使用的頻段上廣播高功率的射頻訊號，這些高功率雜訊會淹沒來自太空、相對微弱的衛星訊號（通常低於熱雜訊底層），導致 GNSS 接收機的訊噪比 (SNR) 急劇下降，進而輸出不準確的位置資訊或完全失去衛星鎖定 (Loss of Lock)。

然而，更具危險性的是 欺騙干擾 (Spoofing)，在此情境下，敵對方會發射模仿真實 GNSS 衛星結構的訊號，但其功率通常稍強於真實訊號以「誘騙」接收機，一旦接收機鎖定這些欺騙源，便會解算出錯誤的位置解 (Position Solution) 或授時資訊，若機組人員或自動導航系統未能及時識別（例如透過 RAIM 接收機自主完好性監控），飛機或船舶可能會在不知不覺中偏離航道，甚至被誤導進入敵對領空或危險水域，後果不堪設想。
 

國際社會的應對措施

上述案例突顯了一個長期化的問題，並已促使國際組織採取行動：

• 國際電信聯盟 (ITU)、國際海事組織 (IMO) 與國際民航組織 (ICAO) 於 3 月發布聯合聲明。
• 歐盟交通、電信和能源理事會 於 6 月發出行動呼籲。
• 波羅的海五國 於 9 月向 ICAO 提交報告，記錄了源自俄羅斯和白俄羅斯境內的 GNSS 干擾與欺騙造成的每日中斷事件。

 

反制 GNSS 干擾的工程挑戰

要立即解決這些干擾挑戰，需要俄羅斯與白俄羅斯等國的政府合作，這在衝突期間幾乎是不可能的，而技術層面的升級，如 GNSS 星座的加密訊號 (Encrypted Signals) 與導航訊息驗證 (NMA)，僅能作為中長期的解決方案；ICAO 最新的航空安全報告坦言：「短期內無法預見 GNSS 射頻干擾 (RFI) 問題能被完全解決，因此目前的努力重點在於減緩措施 (Mitigation)。」

這表示重擔將落在該地區的商業、民用與軍用營運商身上，工程師必須深入了解其導航系統對干擾和欺騙的敏感度 (Susceptibility)，以便開發更強健的接收機演算法或整合多感測器導航方案，為機組人員與航海人員提供更好的保障。
 

CAST Simulator：高擬真抗干擾測試解決方案

CAST Navigation GNSS 與干擾模擬解決方案，能讓導航系統在實驗室中經歷如同真實戰場般的高擬真射頻環境測試，客戶能夠針對接收機的抗干擾 (Anti-Jamming) 與抗欺騙 (Anti-Spoofing) 能力，執行全面且可重複的分析。

與受限於時間、地點及法規的「實天測試 (Live-sky testing)」不同，CAST 模擬器具備以下工程優勢：

1. 完全可重複的場景 (Repeatability)：
   工程師可以無限次重播相同的干擾場景，精確微調接收機演算法或天線電子單元 (AEU) 的參數，直到達到最佳性能。
2. 相干波前模擬 (Coherent Wavefront Simulation)：
   對於配備 CRPA (抗干擾陣列天線) 的高階系統，CAST 系統能產生相位同步的 GNSS 與干擾訊號波前，精確模擬訊號到達每個天線陣元的相位差，這是驗證波束成形 (Beamforming) 與零點操控 (Null-steering) 演算法的關鍵。
3. 多樣化的干擾波形：
   系統支援透過 FPGA 技術產生極低交互調變雜訊的純淨波形，包括連續波 (CW)、脈衝 CW、掃頻 CW (Swept CW)、FM 雜訊以及寬頻高斯雜訊，並可動態模擬干擾源的運動軌跡與功率變化。
4. 極端動態模擬：
   支援模擬高達 60,000 m/s 的速度與極高的加加速度 (Jerk)，適用於飛彈或高機動載具的 HIL (硬體迴路) 測試。

多年來，CAST Navigation 的客戶已廣泛使用該解決方案來分析主動干擾場景，若您希望立即了解更多關於 GNSS 干擾測試的細節，歡迎聯繫 奧創系統科技 (Ultrontek) 的專家團隊。
 

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