业内动态

PNT每日动态-20260724

    1.以色列IAI发布“催眠”(Hypnosis)导航战防空系统。

突破防务网站2026年7月21日报道,以色列航空工业公司(IAI)在英国范堡罗航展期间,正式发布名为“催眠”(Hypnosis)的导航战防空系统,专门针对无人机系统(UAS)集群。该系统通过干扰或压制依赖全球导航卫星系统(GNSS)的空中平台所接收的定位与授时数据,使空中威胁无法精确导航至预定目标。IAI董事长博阿兹·利维(Boaz Levy)指出,当前战场要求集成多层防御能力以应对多种威胁。当天宣布履新的IAI首席执行官盖伊·巴列夫(Guy Barlev)补充称,“催眠”提供了一个关键且高效的“软杀伤”防御层,使各国得以应对日益增长的基于GNSS的空中威胁谱系,代表了保护战略资产方面的重大飞跃。

    2.QuantX Labs成功完成全球首次星载光学频率梳在轨调试与运行验证。

Quantum Computing Report网站2026年7月21日报道,澳大利亚深度技术企业QuantX Labs研制的星载光学频率梳(optical frequency comb)已成功完成在轨调试与运行验证,这是全球首次在太空环境中部署并运行该技术。该项目获得澳大利亚航天局“月球到火星示范计划”的支持。该光学频率梳于2026年3月30日搭载法国太空物流公司Exotrail的spacevan轨道转移飞行器,通过美国SpaceX公司“运输者-16”拼车任务发射进入低轨(LEO)。光学频率梳充当光学至电子的“齿轮比”,可将光学原子钟工作的数百太赫兹光学频率高保真地下转换为可供电子处理器直接使用的射频(RF)信号。此次在轨激活验证了多项关键工程参数:光路对准与精密组件在发射及部署的机械振动中保持了结构完整性与发射生存能力;系统在太空真空与辐射条件下展示了热、电、机械稳定性;并成功验证了澳大利亚量子技术硬件与国际卫星平台间的集成飞行遗产及通信接口。该星载频率梳是QuantX Labs旗下TEMPO空间光学原子钟载荷的核心子系统。在频率梳在轨状态得到确认后,工程团队正在完成TEMPO完整原型飞行模型(PFM)的环境测试。公司计划于2027年部署完整的TEMPO有效载荷,届时将交付全球首个在轨全功能光学原子钟。相较于目前全球导航卫星系统(GNSS)所依赖的微波原子钟,光学原子钟有望将计时精度提升一个数量级,并在对抗信号干扰、欺骗及电子环境中的信号丢失方面展现更强韧性,旨在为国防、同步卫星通信及深空导航等任务提供自主主权计时能力。

    3.ESA资助PARTICLE项目完成融合伽利略认证与5G的多层确保PNT演示。

Inside GNSS网站2026年7月21日报道,由欧洲航天局(ESA)资助的PARTICLE项目成功完成了一次多层确保定位、导航与授时(PNT)能力的演示。该项目由Qascom主导,合作方包括Loctio公司与帕特雷大学,在ESA“导航创新与支持计划”(NAVISP)框架下执行。演示方案集成了伽利略开放服务导航电文认证(OSNMA)、伽利略E6信号认证服务(SAS)、接收机端干扰与欺骗检测,并引入5G定位作为互补导航源。项目团队构建了一套GNSS/5G测试平台,含服务提供商与用户终端仿真器,配备加密密钥管理、用于存储敏感材料的安全元件以及实时图形化配置与监控界面。其中GNSS用户终端基于Qascom的QN500-P弹性接收机,并增强了OSNMA与E6认证能力。在5G定位组件上,项目聚焦于保护观测到达时间差(OTDOA)定位免受虚假基站、重放攻击和干扰威胁,提出并评估了多项互补缓解技术,包括加密定位参考信号、嵌入式认证、基于角度的信号认证、下行-上行握手以及位置跟踪异常检测。各技术通过联合体的VeriLoc仿真平台在正常与敌对操作条件下进行单独评估。验证环节依据ISO/IEC 27005风险管理方法,开展了全面威胁评估,识别出影响GNSS与5G定位的物理层重大漏洞。测试结果表明,认证E6信号处理通过检测码相位不一致成功识别欺骗攻击;5G评估显示所有提出技术均可靠检测虚假基站攻击,并实现了对干扰的完美检测。基于角度的认证与下行-上行握手在对抗重放攻击方面尤为有效,而加密定位参考信号则阻止了欺骗波形的合成。该项目成果为未来结合认证GNSS与安全地面定位的弹性PNT接收机提供了实用基础,后续工作将聚焦于将安全元件直接集成至QN500-P硬件、将多种检测技术统一为单一架构,并推动技术向更高就绪度等级发展,同时为未来标准化活动贡献力量。

学术动态

    基于航迹一致性的GNSS RFI监测:利用众包ADS-B传感器网络(Track-Consistency-Based GNSS RFI Monitoring Using Crowdsourced ADS-B Sensor Networks)

2026年6月21日,该论文发布在arXiv平台,属于IEEE期刊快报类学术文章,由韩国忠北国立大学、美国斯坦福大学研究人员联合撰写,针对大规模众源ADS-B传感网络监测GNSS射频干扰(RFI)现存缺陷,提出一套基于航迹一致性校验的三阶段干扰监测框架。现有两类主流ADS-B干扰检测方案存在明显短板:依靠NIC、NACp等ADS-B质量指标判断定位劣化易出现漏检,大量GNSS受扰场景下指标仍维持高水准;单纯识别位置跳变并空间聚类易因各接收机时间未同步生成虚假速度突变,且统一密度阈值聚类无法适配空域不均衡航班流量。为此本文设计三段式处理流程,全程不单一依赖导航质量参数,同时消除时间戳不同步带来的虚警,还可自适应航班密度完成异常聚类。

第一阶段为位置跳变检测,对单架飞机时序位置数据采用恒加速度卡尔曼滤波估算水平速度,将速度超过阈值的报文标记为位置跳变候选集,候选集中混杂真实定位异常与接收机计时伪影,需进入第二阶段校验;第二阶段开展局部航迹一致性校验,先后执行局部航迹残差检验、前序报文间隔检验,先剔除候选报文,用周边连续航迹数据拟合二维三次平滑样条,计算候选点与拟合航迹最短距离,基于对数正态分布自适应生成残差阈值筛除空间无明显偏移的计时误差样本,再计算候选点与前一报文位移距离,依据本地间隔分布设定间隔阈值,仅两项检验均超限的报文才判定为确认定位异常;第三阶段采用时空密度聚类ST-DBSCAN对确认异常分组,通过Kneedle准则确定时空邻域半径,创新设计流量自适应最小邻域点数MinPts,结合网格内小时背景航班数、泊松分布逆函数动态调整聚类核心点判定标准,最终仅保留包含至少两架不同航空器的异常簇作为GNSS干扰事件。

实验采用2025年12月至2026年2月东北亚OpenSky共计6.05亿条1090MHz ADS-B报文,以仁川飞行情报区GNSS干扰航行通告NOTAM RKRR Z1401/25有效期划分三段数据集对比验证。传统方法在通告生效前、生效期、失效后均检出异常簇,本文框架仅在通告有效期内识别出166组跨航空器干扰事件,涉及738架飞机,通告生效前无任何异常簇,时间匹配度更优;通告有效期内99.51%、99.89%的确认异常报文仍保持高NIC、NACp指标,仅依靠质量指标会完全遗漏此类干扰,证明航迹一致性校验是有效补充检测依据。以2026年1月5日典型案例分析,同一空域7架途经航空器先后出现航迹异常,各机导航质量参数全程未下降,佐证该异常由区域性GNSS射频干扰而非单机设备故障导致。

文章最终证实,这套三段式众源ADS-B监测框架可精准识别空域GNSS射频干扰事件,弥补传统质量指标检测的漏检缺陷,有效抑制接收机时间不同步造成的虚警,流量自适应聚类适配全球差异化航空流量环境,后续可搭配独立GNSS监测设备进一步验证干扰发生时序。

    评估δScuti变星对航天器导航的可预测性(Assessing the Predictability of δScuti Variable Stars for Spacecraft Navigation)

2026年6月28日,该论文发表于arXiv,作者Ahmed Khan、LinyiHou和Siegfried Eggl来自伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校航空航天工程系、天文学系以及国家超级计算应用中心。该论文旨在评估盾牌座δ型变星(δScuti variable stars)用于航天器自主导航的可预测性。此前的研究已经证明,盾牌座δ型变星可以像X射线脉冲星导航一样用于确定航天器的位置和时间,但其光变曲线的稳定性问题一直悬而未决,这直接影响了导航精度的上限。为此,作者构建了一套计算框架,系统性地从大量盾牌座δ型变星中识别出那些光变曲线适合用于航天器导航的候选星体。

论文首先介绍了盾牌座δ型变星的基本物理特性。这类变星属于光谱型A至F的主序星,位于赫罗图的instability strip 中,其亮度振荡源于星体内部的κ机制——即氦电离导致的周期性不透明度和能量流动变化。典型的脉动周期为18分钟至8小时,有效温度范围为6300至8600开尔文。脉动模式分为径向脉动和非径向脉动两种,其中非径向脉动更为常见,表现为星体表面不同区域同时发生收缩和膨胀。针对这些变星的多模态脉动特性,作者提出了一种简化的预测模型构建方法。与追求最高拟合精度的传统做法不同,本文的方法侧重于在航天器导航的应用背景下评估可预测性。具体而言,作者将变星光变曲线建模为若干正弦函数的叠加,每个正弦分量对应一个显著的脉动模式。模型首先通过Lomb-Scargle周期图(而非快速傅里叶变换,因为天文数据通常采样不均匀)识别出所有显著脉动模式的频率和归一化振幅,然后采用最小二乘法对每个模式进行拟合,并通过振幅迭代优化算法(Algorithm 1)逐步逼近最优解。所有单个正弦曲线根据其振幅归一化贡献加权叠加,形成最终的综合预测模型。

为了评估模型质量和恒星的导航适用性,作者提出了多维度评价指标体系。在时域上,采用归一化均方根误差(NRMSE)衡量预测值与观测值之间的偏差,NRMSE越低表示模型预测越准确。在频域上,引入基于Lomb-Scargle周期图的决定系数R²_LSP,评估模型能否捕获光变曲线中所有主导脉动模式的频谱特征。此外,作者还定义了时间漂移误差ϵ,通过将1天时间窗口内的模型与观测数据进行水平平移比对,量化模型与观测之间的时间偏差,并进一步计算平均时间误差ϵ̄、线性趋势斜率β_ϵ(反映长期漂移)以及残差标准差σ(反映短期波动),全面刻画脉动模式的稳定性。研究数据主要来自开普勒太空望远镜(Kepler)的高精度测光数据,涵盖了110颗Kepler观测的盾牌座δ型变星,以及10颗来自K2任务的变星。作者从Kepler数据中提取光变曲线,构建预测模型,然后利用凌星系外行星巡天卫星(TESS)的独立观测数据对模型进行交叉验证。由于Kepler和TESS数据采集时间相隔约7至8年,这种跨数据集的验证能有效检验模型在长期时间尺度上的预测能力。

研究结果显示,在分析的120颗盾牌座δ型变星中,有32颗被识别为可预测性足够高的候选星体,其NRMSE值低于0.21(约等于NRMSE分布的一个标准差)。论文详细展示了其中5颗最稳定恒星(如KIC 3429637、KIC 8648251、KIC 2581626等)的各项指标及其预测模型的具体数学表达式,这些模型的R²_LSP值均接近1,表明模型在频域上对主导脉动模式的捕获非常完整。与之对比,论文还展示了3颗不可预测的变星(如KIC 8197761),其NRMSE高达0.44至0.81,ϵ值随时间剧烈波动,说明存在非线性脉动模式或振幅调制等复杂行为,难以用简化模型预测。在对TESS数据的交叉验证中,部分恒星仍保持了较高的R²_LSP值(如KIC 9851822的0.9449),证实其脉动模式在长达数年的时间跨度内具有高度稳定性。在航天器导航性能评估部分,论文选取了8颗Kepler视场内的盾牌座δ型变星,代入Hou等人此前提出的"冷启动"导航算法进行蒙特卡罗模拟。结果表明,实际可达到的位置和时间估计精度比此前基于合成光变曲线的估计略低,主要原因是真实光变曲线中存在更多的噪声和系统误差。当8颗恒星紧密集中在Kepler的小视场范围内时,导航算法受到"精度稀释"效应的影响,沿星群视线方向的定位误差显著增大。如果将恒星位置均匀分布在天球上,定位精度可提升约两个数量级,时间估计误差约20秒(1σ),位置误差约0.1至0.15天文单位。将Kepler恒星与5颗TESS观测的盾牌座δ型变星联合使用时,也能获得相近的导航性能。此外,论文还考察了在脉动模型中纳入一阶周期漂移校正后的效果,进一步提升了导航精度。最后,论文指出该研究的主要局限在于高频率测光数据的有限可用性。即将于2026年12月发射的PLATO(行星凌星与恒星振荡)任务将收集高频率测光数据,为将此类研究扩展到更广泛、空间分布更均匀的盾牌座δ型变星群体提供宝贵机会。