12月17日傍晚，南京部分区域突发导航定位异常，百度、高德等主流导航软件纷纷出现定位漂移、路线错乱等问题，“人在河西却被导去汤山”、“江心洲的家跑到玄武湖里”，外卖配送延误、共享单车无法关锁等民生问题随之浮现。

南京卫星应用行业协会官方回应：并非网络信号中断，是GNSS卫星信号（含北斗、GPS）受到临时干扰压制。

这起事件揭开了卫星导航系统的“先天脆弱性”——从2万公里高空传来的卫星信号，落地功率仅毫瓦级，相当于“万米高空用手电筒照亮地面”，极易被干扰信号“淹没”。

而守护这一核心时空基准的，正是卫星导航抗干扰技术。本文将从干扰根源、干扰类型、抗干扰技术体系等维度，系统解析这一“隐形盾牌”的战略价值。

一、GNSS 概述

1、核心价值

全球导航卫星系统(GNSS)能够在任意时间为用户提供高精度的定位、测速以及授时服务，在民用经济领域、军事领域都是不可或缺的重要组成部分。

目前，世界上的主要大国或组织，都竞相发展GNSS，例如我国自主研发的北斗卫星导航系统。

2、基本原理

GNSS由一组在高空轨道上运行的卫星组成，这些卫星持续发射包含其位置和时间信息的信号。

地面设备接收多个卫星信号，通过测量信号的到达时间差异，计算出接收设备与各个卫星之间的距离。

根据三边测量原理确定设备三维位置，GNSS采用差分技术通过参考站与流动站实时数据校正误差，提高定位精度。

3、应用挑战

随着各种通信系统以及数据传输数据系统的日渐丰富，使得电磁环境也日渐复杂，对卫星导航安全应用带来了严峻的挑战。

由于天基无线电导航系统存在易受遮挡、易受干扰和易受欺骗先天性技术软肋，GNSS具有天然的脆弱性，天基定位、导航与定时系统服务中断的风险不断增大，这对国家和社会关键基础设施运行发展造成巨大潜在风险。

二、干扰为何能“瘫痪”导航

卫星导航系统的工作逻辑，是通过接收机接收至少4颗卫星的信号，解算得出位置、速度、时间（PVT）信息，再匹配地图数据实现导航功能。但这一逻辑存在两大天然短板，让干扰有机可乘：

1、信号强度先天不足

由于导航卫星距离地面长达20000~30000km，卫星信号十分微弱，通常比噪声低20dB以上，相当于在22000公里外识别一盏50瓦的灯泡。

这种“微弱信号”特性，使得干扰设备只需发射功率数瓦的同频信号，就能形成“信号遮罩”，让接收机无法识别真实信号。

2、民用频段的兼容制衡设计

国际卫星导航频谱遵循“先到先得”规则，GPS早年间占据L频段核心资源，北斗为突破频谱封锁，在国际电联框架下推动北斗民用信号（B1C频段）与GPS民用信号（L1C频段）的兼容互操作。

这一设计虽加速了北斗全球组网进程，却也形成“一损俱损”的局面——任何针对北斗民用信号的干扰，都会同步影响GPS相关应用，此次南京事件中两者信号同步失效，正是这一设计的直接体现。

但换个角度看，美国与欧盟的军民用体系深度绑定，北约阵营同样高度依赖GPS信号，任何势力若想恶意干扰北斗民用信号，必然会同步影响GPS相关应用，进而损害西方自身利益。这种战略制衡，从根本上遏制了恶意干扰的可能性，为我国民用导航服务筑牢了关键安全屏障。

三、干扰类型

干扰信号可以按照是否人为因素进行划分，可以分为有意干扰以及无意干扰。

1、无意干扰

指非人为因素引起的干扰，如多径效应、自然现象、不同导航系统之间以及其他频点信号引起的带外辐射等。这种干扰通常具有随机性、不可预测性和难以避免性，但对导航系统的影响相对较小。

多径效应

2、有意干扰

是指人为施放的干扰，旨在破坏或降低导航系统的效能。这种干扰通常具有针对性、目的性和可变性，是导航系统面临的主要威胁之一。

一般分成压制式干扰与欺骗式干扰两种类型，其主要目的就是为了影响或阻止卫星导航系统提供相应的定位、引导等服务。

（1）压制式干扰

是一种常见的干扰方式，其原理是使用干扰机发射一个与导航信号频率重叠的干扰信号，且干扰信号功率远大于导航信号功率，从而使卫星导航接收机无法正常接收导航信号，导致接收机定位效果失效。

压制式干扰根据干扰信号带宽与导航信号带宽的大小关系，分为窄带干扰及宽带干扰。

这次南京导航失灵事件也是属于压制式干扰。

压制式干扰

（2）欺骗式干扰

原理是使干扰机发射一段功率、信号格式、频谱结构均与真实的卫星导航信号相似的欺骗信号，使接收机在无意识情况下跟踪上欺骗信号，从而使接收机产生看似可靠、稳定，但实际错误的时间和坐标信息。

例如2023年伊拉克空域发⽣的多起⻜机偏航事件，正是由于GPS欺骗信号诱导接收机计算错误位置，⽽⻜⾏员在数分钟内完全未察觉异常。

欺骗式干扰

虽然欺骗式干扰可对接收机进行诱导且不易发现，但其在实现上比压制式干扰复杂得多。

压制型干扰更容易实现，它仅需信号发射装置发射干扰信号，就能作用于大范围的干扰目标，使其不能定位。

此外，从研发成本的角度而言，压制型干扰只需要一台信号发射装置，价格低廉，因此，压制式干扰的应用也更加广泛。

（3）组合式干扰

这是压制式和欺骗式相互结合的干扰方式，不仅可体现压制式的功率优势，夺取制信息权，而且可实现欺骗式的无缝切入，接管接收机。

基本思路为：首先，通过大功率压制进行信息饱和攻击，致使卫星信号被屏蔽或淹没，以此切断接收机与卫星的无线链路，使其无法接收有效信号，迫使失锁重捕、自主运行；

在此阶段，发射欺骗信号，构建虚假卫星系统，接收机捕获虚假信号进行错误定位，至此完成接收机的“无缝接管”。

四、抗干扰策略

卫星导航接收终端的核心是抗干扰和定位授时高精度，而抗干扰是高精度的保障，因此GNSS优先要做的事情是"除了抗干扰，还是抗干扰和抗干扰"。

如何提高导航系统的抗干扰能力已经成为当前导航技术研究的重要方向，在经济建设、国防建设、生命安全以及日常生活当中发挥着重要作用。

为了应对各种干扰的影响，相应的抗干扰方法也应运而生来增强卫星导航系统的准确性。

抗干扰的总体策略可从3个角度着手，即可用信号增强、干扰信号抵消、其他定位辅助。具体而言：

1、接收信号

要大大增强特定方向信号，实现有用信号的空域放大、同相叠加。

2、抑制干扰

要对干扰信号进行滤波处理，形成干扰信号的空域零陷或反相消减。

3、降维处理

要降低干扰信号参与定位的权重，利用不受干扰影响的其他定位技术、算法辅助定位，以此对抗干扰影响。

五、抗干扰策略应用

1、星端抗干扰（设计层）

属于国家层面的顶层设计，通过空间星座优化、提升卫星信号发射功率、增加信号频点、民码加密、星上处理等技术，从根源上增强系统抗干扰能力，普通用户无法对其进行改进。

2、接收端抗干扰（应用层）

是“干扰-抗干扰”博弈的核心活跃领域，具有针对性强、成本低、应用灵活的优势，已实现广泛落地。

核心是通过阵列天线接收信号，结合自适应阵列信号处理等手段，在信号链路、接收前端与数据处理环节提取有用信号、抑制干扰信号。

四大类抗干扰技术有星上处理技术、扩展频谱抗干扰技术、编码调制技术、天线抗干扰技术。

六、多层级抗干扰技术体系

为应对两类干扰威胁，卫星导航系统构建了“系统-终端-增强”三层抗干扰技术体系，既包括宏观的战略设计，也涵盖微观的算法优化，形成全方位防护网络。

1、系统层

北斗系统的“军民分离”架构，是抗干扰的第一道核心防线。其军用频段采用专属保密频段，与民用频段物理隔离，从根源上避免了民用干扰波及军用系统。

此次南京发生的导航信号异常，仅波及民用GNSS 频段，北斗军用频率完全不受影响。

更关键的是，军用系统搭载全数字抗干扰技术、自适应智能滤波算法，可实时分析信号特征，精准识别并过滤干扰信号，即便面对专业级干扰设备也能稳定运行。

同时，多频段设计进一步提升抗干扰冗余。北斗系统覆盖B1、B2、B3等多个频段，通过频率多样性降低单一频段被干扰的影响——当某一频段受干扰时，接收机可切换至其他频段接收信号，保障定位连续性。

2、终端层

卫星接收机是抗干扰技术的核心落地载体，通过“硬件设计+算法优化”的协同模式，实现对干扰信号的抑制与真实信号的提取，核心技术包括：

（1）自适应波束形成技术

这是当前主流的空域抗干扰技术。它结合数字信号处理与天线微波技术，通过阵列天线接收多方向信号，利用算法分析信号来源——在干扰方向形成“零陷”抑制干扰，在卫星信号方向形成波束增益强化接收，相当于给接收机装上“智能定向天线”，只“听”卫星信号、屏蔽干扰噪声。

该技术可使卫星导航系统抗干扰能力提升不低于30dB，同时对抗多方向干扰。作为自适应抗干扰天线的核心手段，其工作性能与技术指标直接决定了卫星导航接收机及抗干扰天线的整体抗干扰水平。

（2）接收机自主完整性监测（RAIM）

这是一种低成本的算法级抗干扰技术，其核心原理是利用多颗卫星冗余观测值进行一致性检验，当某颗卫星信号存在异常（如受到欺骗干扰或多路径效应影响）时，RAIM能通过残差分析识别故障卫星并排除其影响，确保定位结果的有效性。但该技术在所有卫星信号均被欺骗时效果受限，需与其他技术配合使用。

（3）扩频与编码优化技术

卫星导航信号本身采用直接序列扩频（DSSS）技术，将窄带导航信息扩展到宽带频谱上——干扰信号若未匹配扩频码，会被接收机视为噪声过滤；

而真实信号通过扩频码解扩后，可恢复出原始导航信息，显著提升抗窄带干扰能力。

同时，信道编码技术通过添加冗余信息，让接收机即便在信号受干扰、出现部分误码时，也能通过解码算法恢复真实数据，常见的编码方式包括循环冗余校验（CRC）、卷积码等。

（4）反欺骗式干扰技术

针对更隐蔽的欺骗式干扰，可通过基于载噪比C/No的检测技术来实施。

载噪比是衡量卫星信号质量的核心参数，正常情况下信号与噪声功率相对稳定，仅会随卫星移动、电离层变化平缓波动。若载噪比出现异常突变且超出合理范围，则判定为高功率欺骗信号，可通过持续监测识别并剔除。

欺骗干扰机多采用单一天线发射信号，其入射角度与真实卫星信号存在差异。通过双天线或多天线结构配合信号处理算法，即可识别该角度偏差，实现欺骗信号的精准检测。

（5）软件抗干扰技术

就接收机系统而言，主要采取的软件抗干扰技术有：时域滤波技术、频域滤波技术、空域滤波技术、极化抗干扰技术等。

①时域滤波技术

是在时域内对信号进行处理，运用数字信号处理技术设计FIR或者IR滤波器和相关器，对多窄带噪音干扰源、连续波干扰源有效，但对宽带干扰通常效果不佳。

②频域滤波技术

是通过把信号、热噪声以及干扰组成的混合信号映射到频域来处理，频域滤波适用于窄带噪音干扰源、连续波干扰源，但对宽带干扰效果不佳。

③空域滤波技术

阵列天线在抑制多窄带干扰或宽带干扰方面有很大的优势。

空域滤波技术是在工程应用上针对阵列天线比较成熟的抗干扰技术。

空域滤波技术是指利用多个阵元接收到的数据自动对天线阵的方向图进行调整，使形成的阵列方向图零点对准干扰信号来向，并且确保有用信号的增益不受影响。

通过此方法降低干扰信号进入接收机的功率，使系统的信干噪比提高，实现消除干扰的目的。

3、增强层

针对民用接收机受成本、体积限制，抗干扰能力较弱的问题，低轨星座与多传感器融合成为重要增强方向。

低轨卫星轨道高度仅500-2000公里，落地信号功率比中轨卫星高20dB（即信号强度提升100倍），抗干扰能力显著增强；同时其几何形状变化快，能为接收机提供更多冗余观测数据，改进RAIM算法性能，实现秒级快速定位。

而多传感器融合技术，则通过将GNSS与惯性导航（INS）、视觉SLAM等技术结合，构建“互补备份”机制。

当卫星信号受干扰时，惯性传感器可通过测量加速度、角速度短期推算位置，视觉SLAM则通过摄像头识别地面特征辅助定位，实现“无卫星信号也能短时导航”，大幅提升复杂环境下的定位可靠性。

七、系统级容错的智慧设计

单一技术路径难以应对所有干扰场景。系统级抗干扰设计通过多重冗余机制提高整体鲁棒性。

多系统兼容互操作是当前的主要方向。现代接收机普遍支持同时接收北斗、GPS、GLONASS和Galileo四大全球系统信号。当一个系统受干扰时，可自动切换至其他系统。

多频段抗干扰提供了频率维度的冗余。北斗三号系统提供B1I、B1C、B2a、B2b等多个民用频点。不同频点信号在空间传播中受到干扰的影响不同，多频接收可显著提高抗干扰能力。

未来卫星导航抗干扰技术将朝着系统全域升级、多域融合、智能化发展、硬件技术革新的方向迈进，从空间段、地面段、用户段全链路强化抗干扰能力。

随着各类新技术的落地应用，卫星导航系统的抗干扰性与可靠性将实现全方位跃升。