[论文解读] GNSS Interference Monitoring from Low Earth Orbit

Matthew J. Murrian, Lakshay Narula+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 9, 2020

GNSS positioning and interference参考文献 25被引用 4

一句话总结

本文提出利用低地球轨道（LEO）卫星监测地基GNSS干扰，实现对干扰和欺骗信号的全球表征，包括强干扰源的定位。研究通过三年分析证明了基于LEO的监测方法的有效性，识别出自2017年以来持续存在的叙利亚强功率干扰源。

ABSTRACT

Observation of terrestrial GNSS interference (jamming and spoofing) from low-earth orbit (LEO) is a uniquely effective technique for characterizing the scope, strength, and structure of interference and for estimating transmitter locations. Such details are useful for situational awareness, interference deterrence, and for developing interference-hardened GNSS receivers. This paper explores the performance of LEO interference monitoring and presents the results of a three-year study of global interference, with emphasis on a particularly powerful interference source active in Syria since 2017.

研究动机与目标

• 开发并评估一种利用低地球轨道（LEO）卫星进行全球GNSS干扰监测的新方法。
• 表征地基GNSS干扰的空间分布、强度及时间行为特征。
• 定位并分析自2017年以来在叙利亚持续活跃的强功率、持久性干扰源。
• 支持态势感知，并推动抗干扰GNSS接收机的发展。

提出的方法

• 利用搭载GNSS信号接收机的LEO卫星，探测并记录来自地球表面的干扰信号。
• 采用信号处理技术，基于功率电平、带宽和信号结构识别干扰和欺骗信号。
• 应用到达时间差（TDOA）和多边定位技术，估算干扰源的地理位置。
• 分析为期三年的干扰数据，评估长期趋势和信号行为。
• 利用信噪比（SNR）退化和载波噪声功率谱密度（C/N0）测量结果，检测并量化干扰。
• 通过与已知干扰源对比及信号传播建模，验证定位精度。

实验结果

研究问题

• RQ1 LEO平台在多大程度上能有效检测并表征全球范围内的GNSS干扰？
• RQ2 持久性干扰源（如叙利亚的干扰源）的空间与时间特性如何？
• RQ3 基于LEO的监测能否准确地定位高功率干扰发射机？
• RQ4 干扰的强度与结构在不同地理区域及随时间如何变化？

主要发现

• 基于LEO的监测成功检测并表征了自2017年以来持续活跃的高功率、持久性GNSS干扰源，位于叙利亚。
• 该干扰源表现出稳定的信号强度和定向发射特性，表明其为固定、高增益的发射机。
• 本研究证明了利用LEO平台以足够精度定位干扰源的可行性，可支持态势感知。
• 全球监测揭示了干扰水平的区域差异，冲突频发或对抗区域的干扰更为集中。
• 信号处理技术能够基于信号特征和多普勒频移，可靠地区分干扰与欺骗信号。
• 三年的数据集提供了持续、故意干扰的证据，表明GNSS服务遭到有意破坏。