低地球轨道 GNSS 干扰检测:守护全球导航安全的新视野

小熊爱飞翔

关注▲情报参考▲，获取最新研究成果和情报导读在当今科技飞速发展的时代，全球导航卫星系统（GNSS）已深度融入我们的日常生活，为交通、农业、气象等众多领域提供着不可或缺的定位、导航和授时服务。然而，GNSS 信号在传输过程中面临着诸多干扰风险，特别是在低地球轨道（LEO）环境下，这些干扰不仅影响系统的准确性，还可能对关键应用造成严重威胁。今天我们要解读的这篇报告，聚焦于低地球轨道的 GNSS 干扰检测，为我们揭示了这一领域的最新研究成果和重要发现。它详细介绍了 Spire 公司利用其庞大的卫星星座和先进技术进行 GNSS 干扰检测的方法与实践，通过实际案例展示了干扰的存在形式和影响范围。这不仅有助于相关领域专业人士深入了解低地球轨道 GNSS 干扰检测的前沿技术，也能让普通读者认识到卫星导航系统安全的重要性，以及背后所涉及的复杂技术保障。

关键词： GNSS
本文是对研究报告《低地球轨道 GNSS 干扰检测》的解读，如需要报告原文和精译文，请在留言区留言【获取报告】。
01# 报告研究内容
（一）Spire 公司卫星星座及相关业务概述公司概况与卫星平台：Spire 公司总部位于北弗吉尼亚，拥有超 400 名员工。其 LEMUR 平台是用于追踪海洋、航空和天气活动的立方体卫星平台，在全球范围内运营着大规模的射频频谱传感船队，是无线电掩星（RO）数据的主要生产者，数据覆盖范围广泛，包括海洋上空和两极等偏远地区。地面站网络与数据传输：公司拥有全球地理分布最广、规模最大的地面站网络，能够迅速将卫星生成的数据传回国内，确保数据的时效性和可用性，为后续的干扰检测等业务提供了坚实的数据传输基础。业务领域与产品垂直领域海事领域：利用国际海事组织的 AIS 标准，提供全球航道状况的实时信息，助力海上交通管理和安全保障。航空领域：通过感知国际民航组织支持的 ADS - B 标准，生成各大洲和海洋上民用飞机移动的近实时信息，用于航空监管和运营应用。气象领域：在多个垂直层面生成全球天基天气数据，运用 GNSS 遥感技术（如无线电掩星和反射计法），为恶劣天气预测、防备和管理提供关键数据支持，同时其反射计数据还能服务于精准农业领域，帮助农民做出智能产量决策。电离层研究与太空服务：持续生成地球电离层局部状态数据，对电信、移动和国防等实体具有重要应用价值；此外，公司提供 LEMUR 平台，适用于多种传感或电信应用，在太空服务领域发挥重要作用。（二）低地球轨道 GNSS 干扰检测原理与方法频率收集频段与干扰检测对象：Spire 公司的卫星能够收集多个频段的信号，其中在 GNSS 的 L1/L2/L5 频段（1.1 - 1.5GHz），重点关注 GNSS 干扰器和欺骗器的检测，尤其是在争议区域的定位，同时在其他频段（如 30 - 300MHz、1 - 2GHz、2 - 4GHz、12 - 18GHz、27 - 40GHz 等）也对不同类型信号（如卫星通讯、WiFi、雷达等）进行监测，以全面掌握射频频谱活动情况，为干扰检测提供更广泛的背景信息。数据采集与处理流程任务调度与数据获取：使用基于网络的控制台或 API 对 Spire 卫星进行任务调度，采集原始中频 / 正交相位调制（IQ）数据，这些数据包含了丰富的信号信息，是后续干扰检测的基础。数据处理与地理定位：原始 IQ 数据被下载到云基础设施，在 24 小时内进行处理和地理定位。处理过程包括数据提取、同步时间表到卫星、直接地理定位、在轨执行操作、安全下载加密数据等步骤，确保数据的准确性和安全性，最终将处理后的数据存储在 AWS 云存储桶中，方便后续分析和使用。（三）低地球轨道 GNSS 干扰检测的实际应用与案例分析示例双卫星捕获与干扰识别同步捕获与样本采集：以全球定位系统（GPS）的 L1 和 L2 波段为例，Spire 公司的卫星能够同时采集这两个波段的原始干涉合成孔径雷达样本，这些样本连同机载导航解决方案用于地理定位，通过精确的时间同步和多卫星协作，提高干扰检测的精度和可靠性。干扰特征分析：在实际采集的数据中，发现 GPS 的 L1 和 L2 波段均存在复合宽带干扰，L1 波段有强大的线性调频螺旋干扰源，L2 波段除 GNSS 干扰源外还能看到远程雷达信号。通过对这些干扰信号的特征分析，如带宽、频率变化、信号强度等，能够深入了解干扰的来源和性质，为后续的干扰应对提供依据。不同地区的干扰地理定位案例叙利亚上空的干扰定位：对叙利亚上空的干扰进行直接地理定位，在二级电离层探测到干扰信号，并将其精确到具体地理位置，如在伊拉克摩苏尔市外、叙利亚塔尔图斯港和萨尔明等地均发现了干扰源，定位精度达到亚千米级别，展示了该技术在复杂地区监测干扰源的能力。干扰分布与影响范围：通过多个地区的干扰检测案例，揭示了蓄意持续的未经授权的广域 GNSS 干扰在全球多个地区持续发生的现状，这些干扰可能对当地的导航、通信、军事等诸多依赖 GNSS 的应用造成严重影响，凸显了干扰检测和应对的紧迫性。（四）数据访问与服务选项数据访问方式：Spire 公司为用户提供多种数据访问选项，包括每日存档收集，方便用户获取历史数据进行分析；定制 AOI（感兴趣区域），满足用户对特定区域干扰数据的关注需求；专属星座服务，为有特殊需求的用户提供定制化的卫星星座数据支持，确保用户能够根据自身需求灵活获取所需的 GNSS 干扰检测数据。服务类型与扩展计划地理定位报告服务：利用现有的资产为用户提供详细的地理定位报告，报告内容涵盖干扰源的位置、强度、类型等关键信息，帮助用户快速了解特定区域的 GNSS 干扰情况，以便采取相应措施。空间服务射频频谱星座计划：公司致力于多年的大规模端到端设计、建造、部署和维护专用射频频谱智能星座，不仅持续监测全球导航卫星系统频段，还计划逐步扩展到其他射频频段，以实现更全面、更广泛的射频频谱监视，为未来的干扰检测和频谱管理提供更强大的技术支持。02# 报告研究意义（一）保障全球导航卫星系统的可靠性与安全性提升干扰监测能力：通过低地球轨道卫星星座实现对 GNSS 干扰的全球监测，能够及时发现并定位干扰源，无论是蓄意干扰还是无意干扰，都能在第一时间被检测到，有效减少干扰对 GNSS 系统正常运行的影响，确保导航、定位和授时服务的准确性和可靠性。增强系统抗干扰能力：深入了解干扰源的特征和分布情况，为研发和应用抗干扰技术提供了重要依据，有助于提升 GNSS 系统在复杂电磁环境下的抗干扰能力，保障其在关键领域（如航空、航海、军事等）的安全应用，避免因干扰导致的重大事故和安全隐患。（二）推动相关行业的稳定发展促进交通运输业安全运行：在航空和航海领域，精确的 GNSS 导航是确保交通安全的关键。干扰检测技术能够保障飞机和船舶在航行过程中不受干扰影响，维持正常的航线规划和飞行 / 航行安全，减少因导航误差引发的事故风险，促进交通运输业的稳定发展。助力精准农业与气象服务提升：对于精准农业而言，准确的 GNSS 定位和授时信息有助于实现精准施肥、灌溉和作物监测，提高农业生产效率。在气象领域，可靠的 GNSS 数据是气象预测和灾害预警的重要基础，干扰检测技术确保了气象数据的准确性，有助于提升气象服务水平，降低自然灾害对农业和社会的影响。（三）拓展卫星应用技术的发展空间深化对电离层等空间环境的研究：在检测 GNSS 干扰的过程中，收集到的关于电离层的数据为研究电离层的特性和变化规律提供了宝贵资料，有助于进一步了解地球空间环境，为通信、卫星轨道预测等相关技术的发展提供理论支持，推动空间科学研究的深入发展。促进卫星通信与频谱管理技术创新：对射频频谱活动的全面监测和干扰检测，有助于优化卫星通信频谱资源的分配和管理，发现潜在的频谱利用问题和干扰风险，激发创新技术的研发，提高频谱利用效率，推动卫星通信技术向更高效、更稳定的方向发展。（四）加强国家安全与国防应用保障军事行动中的导航精确性：在军事领域，精确的导航和定位对于作战行动至关重要。低地球轨道 GNSS 干扰检测技术能够确保军事装备在复杂电磁环境下正常使用 GNSS 系统，提高作战效能，增强军队在战场上的态势感知能力，保障军事行动的顺利进行。提升国家对电磁频谱空间的掌控能力：通过监测全球范围内的 GNSS 干扰情况，国家能够及时掌握电磁频谱空间的动态变化，识别潜在的安全威胁，加强对电磁频谱空间的管理和控制，维护国家在电磁领域的主权和安全利益。03# 报告核心观点（一）低地球轨道卫星星座为 GNSS 干扰检测提供强大平台全球覆盖与实时监测优势：Spire 公司的低地球轨道卫星星座能够实现全球范围内的 GNSS 干扰实时监测，其广泛的覆盖范围确保了在任何地区发生的干扰都有可能被及时发现，为全球导航安全提供了全面的保障。多频段监测与数据采集能力：卫星具备收集多个频段信号的能力，不仅专注于 GNSS 频段的干扰检测，还涵盖了其他与通信、雷达等相关的频段，通过多频段数据采集，能够更全面地分析电磁环境，准确识别干扰源，为干扰检测和频谱管理提供丰富的数据支持。（二）干扰检测技术实现高精度地理定位与干扰特征分析亚千米级地理定位精度：利用先进的技术手段，如时间同步的低地球轨道接收器和干涉合成孔径雷达样本采集，能够将干扰源精确到亚千米级别的位置，这种高精度的地理定位能力为快速定位和处理干扰源提供了有力支持，有效提高了干扰应对的效率。深入的干扰特征剖析：通过对采集到的信号进行分析，能够识别出不同类型的干扰源（如宽带干扰、线性调频干扰等）及其特征（如带宽、频率变化规律等），这有助于深入了解干扰的产生机制和传播特性，为制定针对性的干扰抑制策略提供关键依据。（三）GNSS 干扰问题的全球性与严重性不容忽视广泛存在的干扰现象：实际检测案例表明，蓄意持续的未经授权的广域 GNSS 干扰在全球多个地区持续发生，这不仅影响了民用领域（如交通、农业等）的正常运行，也对国家安全和军事应用构成了潜在威胁，凸显了全球共同应对 GNSS 干扰问题的紧迫性。对关键领域的潜在影响：GNSS 干扰可能导致导航系统失效、通信中断、军事行动受阻等严重后果，在航空、航海、军事等关键领域，这些影响可能引发灾难性事件，因此必须高度重视 GNSS 干扰问题，加强监测和防范措施。（四）数据访问与服务创新助力多领域应用与发展多样化的数据访问选择：Spire 公司提供的多种数据访问选项（如每日存档收集、定制 AOI、专属星座服务等）满足了不同用户在不同场景下的需求，无论是科研机构进行深入研究，还是行业用户进行日常运营监测，都能获取到合适的数据，促进了 GNSS 干扰检测数据在多领域的广泛应用。持续拓展的服务范围：公司计划在持续监测 GNSS 频段的基础上，逐步扩展到其他射频频段，这种服务范围的拓展将为更全面的频谱管理和干扰检测提供支持，推动相关技术在更广泛的领域（如卫星通信、物联网等）发挥作用，促进整个射频技术领域的协同发展。04# 报告特点（一）系统性与全面性涵盖多领域业务与技术环节：报告不仅详细介绍了 Spire 公司在低地球轨道 GNSS 干扰检测方面的技术和应用，还全面阐述了公司的卫星星座业务、地面站网络、数据处理流程以及在多个垂直领域（如海事、航空、气象等）的相关业务，使读者能够全面了解公司的整体运营架构和技术体系，以及 GNSS 干扰检测在其中的位置和作用。从原理到实践的完整阐述：从 GNSS 干扰检测的原理出发，深入到具体的检测方法（如频率收集频段、数据采集与处理流程）、实际应用案例（不同地区的干扰检测与地理定位）以及数据访问与服务选项，形成了一个完整的研究体系，让读者能够清晰地理解整个低地球轨道 GNSS 干扰检测的过程及其意义。（二）实证性与案例驱动丰富的实际案例展示：通过叙利亚上空、伊拉克摩苏尔市外等地的干扰检测案例，详细展示了干扰检测技术的实际应用过程和效果，包括干扰信号的特征分析、地理定位精度等，使抽象的技术原理和检测方法变得直观易懂，增强了报告的说服力和可信度。基于实际数据的分析与结论：报告中的所有观点和结论均基于实际采集的数据和案例分析，如对不同频段干扰信号的分析、干扰源地理定位的数据等，确保了研究结果的真实性和可靠性，为相关领域的研究和实践提供了有价值的参考依据。（三）技术先进性与创新性低地球轨道卫星技术的应用创新：利用低地球轨道卫星星座进行 GNSS 干扰检测是一种创新的技术手段，相比传统地面监测方式，具有全球覆盖、实时监测、高精度定位等优势，为 GNSS 干扰检测提供了全新的视角和解决方案。数据处理与分析技术的前沿性：在数据采集后的处理和分析过程中，采用了先进的技术方法，如干涉合成孔径雷达样本处理、多频段信号综合分析等，能够从复杂的电磁环境中准确提取干扰信号特征，实现高精度的干扰源地理定位，展示了在射频频谱监测领域的前沿技术水平。（四）前瞻性与扩展性对未来干扰趋势的洞察：通过对当前全球范围内 GNSS 干扰情况的分析，指出了干扰问题的全球性和严重性，预示了未来干扰可能呈现的持续增长趋势，为相关领域提前做好应对准备提供了前瞻性的指导。服务拓展计划的战略眼光：Spire 公司计划将射频频谱监视范围从 GNSS 频段扩展到其他频段，体现了公司在业务发展上的战略眼光和前瞻性思维，这种扩展性不仅有助于提升公司在频谱管理领域的竞争力，也为整个行业的未来发展指明了方向，促进相关技术和服务的不断升级和拓展。05# 报告总结本报告深入研究了低地球轨道的 GNSS 干扰检测技术及应用，充分展示了 Spire 公司利用其低地球轨道卫星星座在该领域的显著优势。通过先进的数据采集、处理和分析技术，能够实现对 GNSS 干扰的高精度检测与地理定位，揭示了全球范围内干扰问题的严峻性。目前，该技术已在实际应用中取得一定成果，但面对日益复杂的电磁环境和干扰威胁，仍需持续改进与完善。未来，随着技术的不断发展，低地球轨道 GNSS 干扰检测有望在保障全球导航安全、推动相关行业发展、加强国家安全等方面发挥更为重要的作用，同时，数据访问与服务的创新也将进一步拓展其在多领域的应用前景，为全球卫星导航事业的稳定发展提供坚实保障。（全文完）06# 报告目录

Spire 公司概述

公司基本信息与规模LEMUR 卫星平台及业务范围全球地面站网络优势市场细分领域与产品应用

低地球轨道 GNSS 干扰检测原理

频率收集频段与监测对象数据采集方式与设备数据处理流程与地理定位方法

干扰检测实际应用案例

双卫星同步捕获实验不同地区干扰源地理定位干扰信号特征分析

数据访问与服务选项

多种数据访问方式介绍地理定位报告服务内容空间服务射频频谱星座计划持续射频频谱监视愿景

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