俄乌冲突下的导航信号受扰分析_辛洁.pdf

第 11 卷 第 2 期 导航定位学报 Vol.11，No.2 2023 年 4 月 Journal of Navigation and Positioning Apr.，2023 引文格式：辛洁,章林锋,李晓杰,等.俄乌冲突下的导航信号受扰分析J.导航定位学报,2023,11(2):196-202.（XIN Jie,ZHANG Linfeng,LI Xiaojie,et al.Analysis of navigation jamming in conflict between Russia and UkraineJ.Journal of Navigation and Positioning,2023,11(2):196-202.）DOI:10.16547/ki.10-1096.20230223.俄乌冲突下的导航信号受扰分析 辛 洁1，章林锋1，李晓杰1，都雪帆1，张龙平2，王昌红1（1.32021 部队，北京 100094；2.航天宏图信息技术股份有限公司，北京 100195）摘要：为了进一步研究现代战争争夺战场制时空权的重要手段之一，导航信号干扰对抗，结合俄乌当前冲突进展，通过对乌克兰以及周边 IGS 跟踪站获取的导航信号载噪比及定位服务数据的监测，分析冲突中的导航信号受扰情况。监测结果表明：1）位于战事最激烈的乌北基辅站、乌南尼古拉耶夫站和乌东波尔塔瓦站的观测数据中断或因电力、网络攻击、区域干扰等影响，出现了部分导航服务数据停止更新的情况；2）导航信号受扰情况主要集中在基辅和尼古拉耶夫周边，从监测到的攻击时间不确定性、持续时间不规律性、干扰强度较弱、受扰频率多样性等情况来看，仅在局部区域实施了极为有限的干扰行动；3）导航信号受扰期间，四大卫星导航系统定位服务精度无明显变化，导航服务能力并未受到影响。关键词：俄乌冲突；导航干扰；定位精度；干扰强度；受扰频率 中图分类号：P228 文献标志码：A 文章编号：2095-4999(2023)02-0196-07 Analysis of navigation jamming in conflict between Russia and Ukraine XIN Jie1,ZHANG Linfeng1,LI Xiaojie1,DU Xuefan1,ZHANG Longping2,WANG Changhong1（1.Troops 32021,Beijing 100094,China;2.Aerospace Hongtu Information Technology Company,Beijing 100195,China）Abstract：In order to further study on one of the important means of fighting for the space and time right of battlefield in modern war,i.e.navigation signal jamming countermeasure,combined with the current conflict between the Russia and Ukraine,the paper analyzed the application method and characteristics of the navigation jamming with the navigation signals and service performance monitored by the International GNSS(global navigation satellite system)Service(IGS)tracking stations in and around Ukraine.Monitoring results showed that:1)as to the most intense area,such as the Kiev station in the north,the Nikolayev station in the south and the Udonpoltava station in east,the monitoring data of the these stations were interrupted or due to the influence of power,network attack or the regional jamming,some navigation service data stopped updating;2)the navigation jamming was mainly concentrated around Kiev and Nicholaev,and was applied within the limited area according to the monitored uncertainty of the attack time,the irregularity duration and the intensity and frequency disturbance;3)the positioning accuracy of the four navigation satellite systems was not changed significantly and the navigation service capability was not affected during the period of the navigation jamming.Keywords:conflict between Russia and Ukraine;navigation jamming;positioning accuracy;jamming intensity;jamming frequency 0 引言 自 2021 年 12 月 6 日，乌克兰总统亲临东部前线，宣称有能力对抗俄罗斯的“入侵”计划，俄罗斯也加大了向俄乌边境的调兵1-3。2022 年 2 月17 日以来，乌克兰东部地区的局势不断恶化，并在接触线地带发动挑衅性炮击。2022 年 2 月 22 日，俄罗斯总统普京签署承认“顿涅茨克共和国”和“卢甘斯共和国”的命令4，俄乌边境局势升级。2022 年 2 月 24 日，普京宣布在顿巴斯地区开展特 收稿日期：2022-11-21 第一作者简介：辛洁（1988），女，辽宁凤城人，硕士，工程师，研究方向为卫星导航。第 2 期 辛 洁，等.俄乌冲突下的导航信号受扰分析 197 别军事行动。之后，俄罗斯地面部队从东面进攻顿巴斯、哈尔科夫，海军从南面进攻敖德萨和马里乌波尔，空军借道白俄罗斯进攻基辅。多点开花，齐头并进，在最短的时间内对乌克兰形成了合围之势。截至 3 月 13 日，虽经过多轮俄乌谈判，有关停火和停止敌对行为的磋商目前仍没有实质性结果，俄乌冲突仍在继续。早在 1994 年，俄军便列装甚至出口了多款针对全球定位系统（global positioning system，GPS）的干扰装备。最早的使用案例发生在伊拉克战争期间，伊军使用 6 套俄制大功率 GPS 干扰器5-7，成功干扰了美军 GPS 制导炸弹，很多精确打击弹药出现误炸误击，美军不得不专门对 GPS 干扰器实施定点清除。伊拉克战争中的成功，也使得后续的装备和力量建设中，俄军均以子干扰为主进行建设和应用，有助于其借鉴相关建设应用经验，快速形成实战能力。在 2020 年乌克兰出现危机期间，美国海军“康纳得库克”号驱逐舰闯入了黑海，以对俄罗斯进行威慑，俄随即派出搭载了“希尔内”系统的苏-24 战斗机作为回应，致使这艘装载了最新“宙斯盾”雷达系统的驱逐舰一度处于受扰“哑火”状态，展现了俄罗斯对敌强大、准确的干扰能力。而今俄罗斯与乌克兰在顿巴斯地区交战以来，俄罗斯的电子干扰能力备受关注，俄也在俄乌边境部署了大量装备。目前来看，虽在乌境内监测到导航信号干扰，却无法确认干扰来自乌方还是俄方，俄方也未大范围应用展示其电子干扰能力。本文紧跟俄乌军事行动中的导航干扰情况，结合俄乌周边全球 GNSS 服务组织（International GNSS Service，IGS）站跟踪的导航数据监测情况，对导航信号干扰情况进行分析。1 俄导航电子干扰装备能力现状 1.1 导航服务系统 俄罗斯以格洛纳斯（global navigation satellite system，GLONASS）系统8为主，地基长波导航为辅，为俄罗斯提供了最广的定位、导航和授时（positioning,navigation and timing，PNT）服务覆盖，基本满足主要的军事活动和社会生活需求。GLONASS 系统由俄国防部牵头研发，用于为俄境内及全球用户提供定位、导航、授时服务，主要由在轨卫星群、地面站、用户导航设备 3 部分组成。自 2007 年投入运行以来，逐渐建设成为体系完备、覆盖面广的全球卫星导航系统，其主要举措有：一是完善在轨卫星群，截至 2021 年底共有在轨卫星28 颗，轨道高度 1.9104 km，运行周期 11 h15 min，并延长卫星使用寿命，优化卫星性能；二是向全球有序扩展地面站，截至 2021 年底共有 46 个地面站，其中，俄境内 39 个、境外 7 座；三是开展导航信号现代化以及信号频段的调整与改进。1.2 电子干扰装备 俄罗斯的多型电子干扰装备具备 GPS 干扰和欺骗能力，例如 2016 年开始陆续列装的“磁场-21”系统，2019 年列装的“撒马尔罕”系统、“杠杆-AV”系统等。具有导航干扰能力的俄罗斯装备还有“克拉苏哈”系列、“莫斯科”系列、“海底动物”、“鲍里斯格列布斯克”、“水银-BM”、“总统-S”、俄“大青”系统的米-8SMV-PG、俄 krasukha-2 大功率微波武器等多型电子干扰系统9-12。同时，为应对类似叙利亚战场出现的无人机袭击，俄不断加大反无人机电子战作战力量建设及新型武器装备的研发13-15。从战术装备来看，“鲍里索格列布斯克-2”是俄陆军的主要战术电子干扰装备，该系统可对 30 km范围内的无人机进行干扰，对其导航制导系统进行压制干扰；“居民”系统是陆军电子战旅所属对抗空基系统电子战营的主战装备，可对通信和卫星导航系统实施有效干扰，地面干扰范围在 20 km以上、空中 200 km。从战略装备来看，“摩尔曼斯克-BN”综合系统通常被称为“战略干扰系统”，是目前世界上最强大的远程电子干扰系统，最大作用距离可达 5 000 km，可同时干扰 20 个以上频率目标；“汽车场”系统是俄罗斯一款有名的战略防御系统，可有效保护区域目标免遭敌机与导弹袭击，能对来自任意方向、飞行高度在 30 m 至 3104 m 的最多 50 个目标进行压制。从设施与阵地防护装备来看，“波列-21（Pole-21）”具有干扰/压制模块，旨在对抗无人机并降低巡航导弹的效能，可以覆盖重要的军事和民用基础设施，防护精确制导武器打击；Serp 系统安装在“山毛榉”防空导弹的机箱上，可以处理小型无人机群；“磁场-21”电子干扰系统已成功通过测试陆续列装部队，以便在一定区域用于保护俄军方重要目标和国家重要战略设施免遭利用 GPS 指导的敌人巡航导弹、制导炸弹和无人机的袭击。2 导航信号受扰监测分析 结合 IGS 全球导航监测站的部署情况，本文选取了乌克兰境内 4 个 IGS 监测站（基辅 GLSV、198 导航定位学报 2023 年 4 月 波尔塔瓦 POLV、尼古拉耶夫 MIKL、利沃夫 SULP）及 4 个周边 IGS 监测站（泽连丘克斯卡亚 ZECK、伊斯坦布尔 ISTA、捷克 GOPE、门捷列洛 MDVJ），对 2023-02-24 UTC 0 时2023-03-13 UTC 24 时期间的 GPS、GLONASS、伽利