4. 干扰与欺骗威胁
GNSS 信号从约 2 万公里外的卫星到达地面时，功率密度已低至约 -160 dBW，相当于在嘈杂环境中听一根针落地。这种极低的信噪比既是 GNSS 能全球覆盖的原因，也是它极易被干扰和欺骗的根本弱点。理解干扰与欺骗威胁，是设计抗干扰导航方案的第一步。
一、核心原理：三类威胁的物理本质
GNSS 面临的威胁可按作用机理分为三大类：射频干扰、欺骗干扰和压制干扰。它们并非并列关系，而是从"无意到有意、从压制到欺骗"的连续谱。
- 射频干扰（RFI）：泛指落入 GNSS 频段的非期望电磁能量，包括谐波、互调、宽带噪声等。它可能是无意的（如电视发射机谐波），也可能是有意的。
- 压制干扰（Jamming）：有意发射强功率信号，抬高接收机底噪，使 GNSS 信号淹没在噪声中，导致失锁。典型形式有宽带噪声、扫频、脉冲和单音干扰。
- 欺骗干扰（Spoofing）：发射与真实信号结构一致的伪造信号，诱导接收机跟踪并解算出错误的位置或时间。它不追求"压死"信号，而是"接管"信号。
二、干扰源分类与威胁建模
威胁建模的目标是把"谁、用什么、在什么位置、造成什么后果"结构化。常用维度包括：意图（无意/有意）、带宽（窄带/宽带）、功率（等效辐射功率 EIRP）、平台（地面固定/车载/无人机/卫星）和目标（压制/欺骗/混合）。
| 威胁类型 | 典型源 | 带宽特征 | 对接收机影响 | 检测难度 |
|---|---|---|---|---|
| 无意射频干扰 | 电视/通信谐波、雷达旁瓣 | 窄带或离散 | 局部频点信噪比下降 | 低 |
| 宽带压制 | 噪声干扰机 | 覆盖 L1/L2 | AGC 饱和、失锁 | 低 |
| 扫频压制 | 扫频干扰源 | 周期性扫过 | 间歇失锁、跟踪抖动 | 中 |
| 单音/多音 | 连续波干扰机 | 极窄带 | 特定卫星通道受损 | 中 |
| 生成式欺骗 | SDR 欺骗平台 | 与真实信号同带宽 | 定位偏移、时间跳变 | 高 |
| 转发式欺骗 | 接收-放大-转发 | 同带宽、有时延 | 缓慢拉偏、难以察觉 | 高 |
威胁建模还需引入干扰距离方程。对于压制干扰，接收机处的干信比 J/S 可近似表示为：
J/S ≈ (Pj · Gj · Gr) / (Ps · Gs · Gr) · (Rs / Rj)^2
其中：
Pj 干扰机发射功率
Gj 干扰天线增益（指向接收机）
Ps 卫星发射功率
Gs 卫星天线增益（指向接收机）
Rs 卫星到接收机距离（约 20200 km）
Rj 干扰机到接收机距离（可近至数十米）
由于 Rs/Rj 的平方项，一台瓦级干扰机在近距离即可压制正常 GNSS 接收。这正是"干扰容易、抗干扰难"的数学根源。
三、方法流程：从威胁识别到防护决策
工程上建议按以下流程开展威胁建模与防护设计：
- 场景定义：明确任务区域、平台类型、可用频点（L1/L2/L5）和精度要求。
- 威胁枚举：列出可能的无意源与有意源，标注 EIRP、带宽、持续时间和平台。
- 脆弱性分析：评估接收机 AGC、C/N0、跟踪环路和 PVT 解算对各类威胁的敏感度。
- 风险量化：用发生概率 × 影响程度排序，形成威胁优先级清单。
- 防护选型：选择天线调零、自适应滤波、多频冗余、惯性辅助或加密认证等手段。
- 验证复盘：通过外场注入测试或仿真回放验证防护效果，并迭代模型。
四、案例与误区复盘
案例：港口集装箱吊机的无意干扰。某港口 GNSS 定位频繁漂移，排查发现是吊机变频器谐波落入 L1 频段。这类无意射频干扰功率不高，但持续存在，导致 C/N0 下降 6~10 dB。解决方式是加装带通滤波器和调整变频器屏蔽，而非更换接收机。
案例：转发式欺骗的缓慢拉偏。某车辆定位在 20 分钟内被逐步拉偏 300 米，接收机始终显示"正常跟踪"。原因是转发式欺骗信号功率略高于真实信号，且时延缓慢变化，跟踪环路被平滑牵引。此类威胁必须依靠多源交叉验证（如 IMU、视觉、地基增强）才能识别。
下图给出本节核心威胁关系与防护路径的结构化视图，帮助把射频干扰、压制干扰、欺骗干扰与干扰源分类、威胁建模和防护手段对应起来。
综上，射频干扰、压制干扰和欺骗干扰在物理机理、检测难度和防护手段上差异显著。工程实践应坚持"分类识别、量化建模、分层防护、持续验证"的原则，把威胁建模作为抗干扰导航系统设计的输入，而不是事后补救的文档。