业内动态

PNT每日动态-20260410

      1.DefenceWeb网站发布文章《当GPS在海上失效:电子战如何威胁舰船及其船员》。

2026年4月7日,DefenceWeb网站发布文章揭示GPS干扰与电子战对海上舰船及船员构成的严重威胁。现代航运高度依赖GPS卫星导航,其信号微弱易受干扰,主要分为干扰与欺骗两类:干扰是用电磁噪声屏蔽真实信号致定位失效,欺骗则通过伪造信号误导接收器显示虚假位置,在霍尔木兹海峡等冲突区域频发。2025年5月,集装箱船MSC Antonia在红海因GPS欺骗出现位置偏移,船员迷失方向最终搁浅,造成数百万美元损失与超五周打捞作业,此类异常定位事件在地缘冲突区域呈集群出现。除GPS干扰外,商船还面临勒索软件、供应链入侵、控制系统被攻击等网络威胁,船载联网设备增多进一步扩大攻击面。军用舰船通过网络隔离与模拟演练提升抗风险能力,但商船因人员少、资源有限难以照搬。研究访谈显示,船员网络安全培训多集中于钓鱼邮件与U盘防护,缺乏应对导航与控制系统遭攻击的实操指导,遇系统异常难以区分设备故障与网络攻击,且多数船舶无明确网络事件处置流程。同时,纸质海图与天文导航等传统导航方式近乎消失,船员在电子导航失效时无法独立核验位置,加剧航行风险。文章指出,随着地缘冲突中GPS欺骗常态化,海事网络安全已从军事问题蔓延至全球货运商船领域,船员应对能力不足与传统导航技能缺失,共同放大了海上航行安全隐患。

    2.美太空军授予洛马公司一份价值1.05亿美元的合同,以继续支持其临时GPS地面系统。

空天军网站2026年4月8日部队,美国太空军授予洛克希德·马丁公司一份价值1.05亿美元的合同,用于继续支持其临时GPS地面系统架构演进计划(AEP),该合同将为AEP提供额外升级资金,使其能够支持最新GPS IIIF型号卫星的发射、早期轨道运行与退役处置工作,首颗GPS IIIF卫星计划于2027财年发射,而洛克希德·马丁公司自2016年起便负责AEP的维护与升级,当前AEP承担着整个GPS星座的指挥控制任务。此次合同授予正值五角大楼评估长期延误的下一代GPS作战控制段(OCX)地面系统现代化项目的未来走向,该项目由RTX公司研发,原定于2016年交付,预算37亿美元,如今已延误10年,成本增至80亿美元(按2010财年美元计算近120亿美元);RTX虽在2017年交付OCX 0批次基础能力,可支持发射与检测,但无法实现卫星指挥控制,1、2批次于2025年7月移交政府测试,却在测试中出现软件缺陷,需远超计划的时间解决。太空军已完成项目状态分析并制定多种方案提交给国防部采办与保障副部长迈克尔·达菲,由其最终决策,方案包括取消OCX项目、转而对AEP进行更多升级以支持GPS III卫星的L5民用信号等。太空军作战部长钱斯·萨尔茨曼将军称OCX的缺陷是严重问题,目前暂无调整项目需求的计划,无论最终采用何种系统,都需具备支持未来GPS卫星的能力,美国防部需在调整方向与继续推进OCX之间做出权衡。

    3.欧洲航天局NAVISP计划下的SecureUTM 2第一阶段项目完成,将减轻GNSS干扰和欺骗。

GPSWorld网站2026年4月7日报道,Unifly与Nexova合作,成功完成欧洲航天局NAVISP计划下的SecureUTM 2第一阶段项目,该项目聚焦缓解全球导航卫星系统的干扰与欺骗问题,为欧洲范围内安全、具弹性且可扩展的无人机交通管理及U空间服务搭建了符合认证标准、以风险为导向的网络安全基础。随着无人机操作复杂度提升和跨境互操作性需求增加,网络安全成为保障运营连续性和公众信任的关键,SecureUTM 2将网络安全工程融入无人机交通管理系统核心架构,遵循欧洲U空间法规、通用标准方法论及欧洲网络安全局风险框架,把安全作为基础设计原则而非后期合规要求。该项目在SecureUTM 1的基础上大幅拓展了无人机交通管理系统的网络安全基线,取得完善无人机交通管理统一保护配置文件、为Unifly平台制定更新的安全目标、开展结构化风险评估等多项关键成果,还将网络安全要求转化为优先级实施路线图,聚焦定位、导航与授时源认证、增强会话完整性等核心方向。项目重点验证了针对全球导航卫星系统和定位、导航与授时威胁的缓解措施,通过含硬件在环无人机模拟的U空间概念验证测试平台,验证了机载全球导航卫星系统干扰检测、机群级干扰推断等实用的分层缓解手段,测试平台还能实现可重复的攻击模拟、基于关键绩效指标的评估。此外,第一阶段还交付了结构化U空间测试平台蓝图、验证方法和数字孪生基础,为比利时U空间部署策略提供支撑,而第二阶段将聚焦实施优先级控制措施、拓展验证能力并进一步贴合欧盟认证框架。

学术动态

    基于方向统计的西班牙永久GNSS测站运动分析(Analysis of the movement of permanent GNSS stations in Spain with directional statistics)

2026年4月4日,该论文发表于《Scientific Reports》。本文针对GNSS地壳变形监测中传统专有统计软件门槛高、可视化不足的问题,提出采用开源圆统计工具分析西班牙永久GNSS站的运动趋势,为板块构造研究提供了直观高效的分析方法。

研究背景方面,GNSS已成为地壳形变、参考框架更新的核心技术,欧洲EPN网络提供了长达20余年的连续观测数据,但现有方向数据分析多依赖SPSS、MATLAB等专有软件,非统计专业人员难以使用。圆统计作为处理周期性方向数据的专用方法,在地球科学领域的应用潜力尚未被充分挖掘。

研究方法上,作者选取西班牙境内27个EPN永久GNSS站(观测时长5.3-26.6年),将WGS84坐标转换为UTM30投影后,采用三种互补策略计算位移:1)逐日位移累加得到总位移;2)首尾15天平均位置差得到趋势位移;3)平均逐日位移得到速率。使用Python开源库PyCircularStats进行圆统计分析,计算平均方向、集中度、方差、偏度、峰度等指标,并结合QGIS实现地理空间可视化。

核心结果显示,西班牙所有永久GNSS站整体呈现东北向41.21°的构造运动,平均速率为69.27μm/d(2.53cm/年),约每14天移动1mm,与EUREF官方发布的速率(68.15μm/d,41.78°)高度一致,中位数相对误差仅1.36%(模)和1.86%(角度)。仅3个站(ACOR、IBIZ、TAR0)因设备维护、站点搬迁出现异常值,其中TAR0站2019年搬迁导致位移角度偏离至77.7°。

研究创新点在于:1)首次将PyCircularStats开源库应用于GNSS站运动的圆统计分析,替代传统专有软件;2)提出三种位移计算策略相互验证,兼顾长期趋势与短期速率;3)结合矢量可视化与圆统计图,直观呈现方向数据的时空分布特征。研究不足在于未深入分析季节性地壳负荷(如大气、水文)对位移的影响,未来可扩展至全欧洲EPN网络,并结合多源地球物理数据解释异常运动。

    利用IMU-GNSS传感器数据融合实现室内外无缝导航(Seamless Indoor and Outdoor Navigation Using IMU-GNSS Sensor Data Fusion)

2026年4月3日,该论文发表于《Sensors》。本文针对视障人士可穿戴导航系统面临的室内外无缝定位难题展开研究。现有技术中,GNSS在室内、城市峡谷及过渡区域存在信号衰减、遮挡问题,而纯IMU航位推算受传感器噪声和积分误差影响会产生严重累积漂移;传统GNSS-IMU融合方法依赖连续GNSS信号,在长时间GNSS中断和环境切换时鲁棒性不足,易导致定位跳变或失效,直接威胁视障用户的导航安全。

为解决上述问题,作者提出一种物理信息驱动的GNSS-IMU紧耦合融合框架。该框架核心是PINN与EKF的协同工作机制:PINN作为4层全连接MLP(仅27335个可训练参数,单步前向传播约5.5×10⁴FLOPs),嵌入运动学物理约束校正IMU漂移和噪声,输出物理一致的伪测量值注入EKF预测步骤;EKF负责概率状态估计与多传感器数据融合。同时,框架采用基于GNSS信噪比的软损失门控机制,通过动态调整GNSS测量损失与物理约束损失的权重,实现无显式模式切换的环境自适应,避免了传统硬切换带来的位置跳变和滤波器重初始化问题。

实验部分使用KITTI IMU-GNSS数据集完成PINN的离线训练(按75%/15%/15%划分训练/验证/测试集,训练200个epoch),并在包含1.2km室内外交替行人轨迹的自定义可穿戴数据集上进行验证。研究设置了GNSS-only、纯IMU航位推算、标准EKF融合、纯PINN四种基线方法,从室外定位精度、室内漂移抑制、室内外过渡稳定性三个核心维度开展对比评估。

实验结果表明,所提PINN-EKF框架在所有场景下均显著优于基线方法:室外场景平均定位误差0.4195m,RMSE 0.2692m,较标准EKF降低约59%;室内6分钟GNSS缺失场景下,平均漂移仅0.3765m,漂移率0.0377m/s,较传统方法降低约70%;室内外过渡时最大跳变误差0.8602m,恢复时间0.0030s,实现了平滑无缝的定位切换。

本文的核心创新点包括:提出EKF与PINN紧耦合的传感器融合架构,兼顾数据驱动的适应性与模型驱动的概率鲁棒性;构建了物理约束的轨迹下一状态预测函数;设计了基于损失门控的软上下文切换策略。研究同时指出了当前框架的局限性:仅适用于平滑行人运动场景,未建模跑步、急转等剧烈动作;PINN的泛化能力依赖代表性训练数据。未来工作将融合视觉感知模态、支持在线/半在线学习,并开展大规模多用户真实场景验证。