GPS信號干擾

介紹與GPS信號丟失或GPS信號干擾相關(guān)的駕駛艙效應(yīng)。

本通告提供工程資料，以幫助營運人了解GPS信號干擾期間的駕駛艙效應(yīng)，并評估風(fēng)險和緩解措施，以達(dá)到營運人及其監(jiān)管機構(gòu)滿意的水平。

飛機曾多次受到外部來源的GPS信號干擾。干擾源包括便攜式設(shè)備、GPS干擾機和在機庫中發(fā)現(xiàn)的GPS中繼器，這些設(shè)備會在附近區(qū)域造成干擾。在有沖突的地區(qū)還會出現(xiàn)更大范圍的故意GPS干擾。

在GPS信號干擾期間，依賴GPS的系統(tǒng)會受到影響，例如飛行管理計算機系統(tǒng)（FMC）、近地告警系統(tǒng)（GPWS）的前視地形功能和自動相關(guān)監(jiān)視（ADS）空中交通服務(wù)（ATS）功能。本通告不包括不受GPS信號干擾影響的飛機系統(tǒng)，如飛行控制、飛機姿態(tài)和航向。

GPS接收機使用衛(wèi)星信號來確定準(zhǔn)確的位置。但是，如果所需信號的頻帶中存在不需要的射頻（RF）能量，則該能量可能會干擾接收機的功能，并阻止接收機跟蹤衛(wèi)星和生成自主GPS位置\速度\時間（PVT）解決方案的能力。

本通告涵蓋了駕駛艙效應(yīng)以及GPS干擾期間對飛機系統(tǒng)的影響。基本GPS干擾的效果類似于GPS信號丟失；然而，智能干擾或“欺騙”更為復(fù)雜，駕駛艙效應(yīng)可能因智能干擾的復(fù)雜程度而異。

GPS干擾通常會導(dǎo)致來自一個或多個衛(wèi)星的測量數(shù)據(jù)丟失，接收機的PVT解決方案退化或丟失，并且不會導(dǎo)致GPS接收機輸出誤導(dǎo)性數(shù)據(jù)。GPS位置變得不可用，F(xiàn)MC恢復(fù)使用其他導(dǎo)航源，如慣性導(dǎo)航或常規(guī)導(dǎo)航輔助設(shè)備，如DME-DME或VOR-DME。當(dāng)無線電更新可用且未被禁止時，F(xiàn)MC將開始使用無線電更新來更新FMC位置。

近地告警系統(tǒng)（GPWS）前視地形和自動相關(guān)監(jiān)視（ADS）/空中交通服務(wù)（ATS）系統(tǒng)利用GPS數(shù)據(jù)，GPS干擾會影響這些系統(tǒng)。

本文后面將介紹受影響系統(tǒng)的駕駛艙指示和細(xì)節(jié)。

當(dāng)干擾信號具有與所需GPS信號類似的結(jié)構(gòu)時，干擾影響可能更嚴(yán)重。這種“智能干擾”或“欺騙”可能導(dǎo)致接收機給出誤導(dǎo)性數(shù)據(jù)。這種干擾更難產(chǎn)生；然而，由于軟件無線電（SDR）等電子技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生這種信號的手段變得更加容易獲得和負(fù)擔(dān)得起。

SDR：軟件無線電（Software-DefinedRadio，SDR）是指在由數(shù)字信號處理器DSP和通用微處理器組成的通用硬件平臺上運行的軟件模塊，用于實現(xiàn)諸如產(chǎn)生發(fā)射信號（調(diào)制）、無線電信號調(diào)諧/檢測（解調(diào)）等功能的技術(shù)。

欺騙可能導(dǎo)致位置輸出出現(xiàn)不同程度的錯誤，即從小錯誤到更大更顯著的錯誤。如果足夠大，則在使用獨立導(dǎo)航輔助設(shè)備交叉檢查GPS位置時，可以檢測出并緩解此類錯誤位置輸出。已經(jīng)發(fā)生過多起運行事件，其中干擾的目標(biāo)是時間或日期的變化。日期的更改會影響空中交通管制（ATC）數(shù)據(jù)鏈路的運行。時間變化可能會影響FMC時間預(yù)測以及ATC數(shù)據(jù)鏈路操作。

智能干擾期間，受影響系統(tǒng)的駕駛艙指示可能因智能干擾的復(fù)雜程度而異。

1、導(dǎo)航GPS信號可用（正常運行）

NAVIGATION GPS SIGNAL AVAILABLE (NORMAL OPERATION)

FMC使用來自導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)精確計算飛機的位置。MAP源通告顯示ND上的FMC數(shù)據(jù)源。參見圖1：

圖1

通過GPS、無線電導(dǎo)航臺（DME/DME或DME/VOR）和IRS不斷更新FMC位置。更新優(yōu)先級基于支持系統(tǒng)有效數(shù)據(jù)的預(yù)期準(zhǔn)確性和可用性。

FMC位置更新按以下優(yōu)先級順序使用導(dǎo)航傳感器位置：

1. IRS-GPS-DME

2. IRS-GPS-DME-VOR

3. IRS-DME

4. IRS-DME-VOR

5. IRS-DME-LOC

6. IRS

如果啟用了DME更新且DME數(shù)據(jù)可用，則FMC將選擇GPS和DME作為FMC位置的主要更新。如果所有GPS數(shù)據(jù)變得不可用，F(xiàn)MC使用IRS/無線電更新，或在無線電更新不可用時使用IRS更新。

GPS、IRS和電臺標(biāo)識符以及FMC當(dāng)前用于位置計算的選定無線電導(dǎo)航輔助設(shè)備的頻率顯示在導(dǎo)航狀態(tài)頁面1/2上。參見圖2:

圖2

[1L和1R行]顯示VOR、ILS或GLS識別碼和相應(yīng)VHF導(dǎo)航控制面板上調(diào)諧的頻率。

[2L–2R行到4L–4R行]顯示最多五個DME識別碼和相應(yīng)掃描式DME接收機調(diào)諧的頻率。

如果該設(shè)備正用于導(dǎo)航，數(shù)據(jù)將以大字體顯示，并突出顯示識別碼。對于帶有顏色顯示的CDU，站點識別碼將變?yōu)榫G色，而不是高亮顯示。

如果設(shè)備接收到數(shù)據(jù)但未用于導(dǎo)航，則數(shù)據(jù)將以大字體顯示，且識別碼不會突出顯示。

如果設(shè)備正在調(diào)諧但未接收到，則數(shù)據(jù)將以小字體顯示。

如果導(dǎo)航設(shè)備出現(xiàn)故障，將以小字體顯示FAIL。

如果顯示的頻率沒有對應(yīng)的識別碼，則識別碼字段將為空，并且僅顯示頻率。

[5R行]顯示當(dāng)前選擇用于導(dǎo)航的IRS?！癓”或“R”表示FMC位置計算中正在使用左或右IRS?！?”表示雙套系統(tǒng)，F(xiàn)MC位置計算中使用了兩套IRS的數(shù)據(jù)。

[5L行]顯示當(dāng)前選擇用于導(dǎo)航的GPS?！癓”或“R”表示FMC位置計算中正在使用左側(cè)或右側(cè)GPS。“2”表示雙套系統(tǒng)，F(xiàn)MC位置計算中使用了兩套GPS的數(shù)據(jù)。

EFIS控制板位置按鈕

EFIS Control Panel POS Button

當(dāng)選擇EFIS控制面板上的“POS”按鈕時，顯示相對于FMC位置的GPS、IRS和無線電位置符號。參見圖3：

圖3：ND上的GPS和IRS位置

CDU 位置參考頁面

Control Display Unit (CDU) POS REF Page

位置參考2/3頁顯示FMC、IRS、GPS和無線電位置。圖4顯示了可用的GPS和無線電位置。

圖4：CDU 位置參考頁里的GPS/IRS/無線電位置

[1L行]顯示FMC計算出的位置。

[6L行]顯示無線電位置。當(dāng)在導(dǎo)航無線電的范圍內(nèi)時，即使無線電更新被禁止，該行也會顯示無線電的位置。如果禁止無線電更新，F(xiàn)MC在啟用無線電更新之前不會將其用作更新源。

位置偏離3/3頁顯示了使用當(dāng)前磁/真參考相對于FMC位置的位置。圖5：

圖5

導(dǎo)航選項2/2頁面顯示啟用的傳感器和禁用的傳感器。要允許傳感器用作導(dǎo)航源更新，必須將其選擇為“ON”。選擇“ON”允許使用DME-DME或VOR-DME等傳統(tǒng)導(dǎo)航輔助設(shè)備更新FMC位置，前提是它們在正確幾何結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)。737飛行機組操作手冊（FCOM）第1冊中的禁止VOR/DME用于位置更新補充程序提供了禁止/允許導(dǎo)航源的步驟。

營運人可以通過默認(rèn)DME Update Off（DME更新關(guān)閉）軟件選項選擇默認(rèn)設(shè)置，以確定正常狀態(tài)是禁止無線電更新還是允許無線電更新。

圖6展示的是所有源都可用：

圖6

2、系統(tǒng)回顧

SYSTEM OVERVIEW

737有兩個獨立的全球定位系統(tǒng)（GPS）接收機。GPS接收機是兩個多模接收機（MMR）的一部分。每個GPS接收機都有一個獨立的GPS天線。

波音飛機上的GPS接收機具有接收機自主完整性監(jiān)測（RAIM）算法，用于檢測和緩解錯誤的GPS信號。這些算法提供了一些針對干擾出現(xiàn)錯誤的保護(hù)。例如，RAIM檢測智能干擾，接收器跟蹤導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不一致的真實和虛假衛(wèi)星信號。在GPS輸出用于大多數(shù)其他功能之前，RAIM水平完整性限制（HIL）必須有效。

737上安裝了兩個獨立的慣性參考系統(tǒng)（IRS）。IRS向相應(yīng)的飛機系統(tǒng)提供姿態(tài)、真航向和磁航向、加速度、垂直速度、地面速度、航跡、當(dāng)前位置和風(fēng)的數(shù)據(jù)。IRS輸出獨立于外部導(dǎo)航輔助設(shè)備。

737通常安裝有兩臺飛行管理計算機（FMC）。每個FMC根據(jù)GPS、IRS、DME和VOR計算多傳感器位置解決方案。IRS數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，其他傳感器用于補償IRS誤差。通過卡爾曼濾波估計IRS誤差，包括位置、速度和姿態(tài)?；谒褂玫膫鞲衅骱蛠碜钥柭鼮V波器的北方和東方位置偏差，F(xiàn)MC計算95%的水平位置精度-實際導(dǎo)航性能（ANP）。

圖7顯示了GPS數(shù)據(jù)的路徑及其在飛機系統(tǒng)中的使用：

圖7：GPS數(shù)據(jù)流/使用框圖

3、駕駛艙指示

FLIGHT DECK INDICATIONS

本部分涵蓋GPS信號干擾事件期間受影響系統(tǒng)的駕駛艙指示。

3.1 GPS更新不可用或GPS信號干擾期間的導(dǎo)航

Navigation when GPS Update is Not Available or during GPS Signal Interference

當(dāng)GPS信號無法更新FMC位置且無線電更新被禁止時，橫向ANP開始增加。

當(dāng)FMC不再接收有效的GPS信息時，POS SHIFT 3/3的GPS位置空白，并且在地面上10分鐘后或在空中30秒后GPS-L INVALID和GPS-R INVALID草稿行信息顯示。參見下面的圖8：

圖8：GPS信號丟失

在ND上顯示的ANP值不斷增加。參見下面的圖9：

圖9：GPS信號丟失

對于具有導(dǎo)航性能測量儀（NPS）的飛機，PFD顯示ANP值增加。參見圖10：

圖10：ANP值增加時的NPS標(biāo)尺

當(dāng)ANP超過RNP，累積時間超過設(shè)定的觸發(fā)警告的時間，且飛機在空中飛行時，“UNABLE REQD NAV PERF-RNP”信息如圖11所示。CDU草稿行上將顯示UNABLE REQD NAV PERF––RNP信息。MAP上將額外顯示一條琥珀色UNABLE REQD NAV PERF–RNP信息。前儀表板上的琥珀色FMC燈也將隨著該信息的通告而點亮。對于帶有NPS的飛機，NPS刻度變?yōu)殓晟?。RNP也顯示在POS SHIFT、 RNP PROGRESS 4/5和RTE LEGS頁面上

圖11：RNP信息UNABLE REQD NAV PERF

CDU位置參考頁

CDU POS REF Page

當(dāng)GPS信號不可用于更新FMC位置且無線電更新被禁止時，F(xiàn)MC將IRS用作唯一的導(dǎo)航源。

在洋面運行期間，當(dāng)GPS信號不可用且飛機超出任何無線電導(dǎo)航設(shè)備的范圍時，GPS和無線電位置字段均為空白。參見圖12：

圖12：洋面上超出無線電范圍

當(dāng)GPS信號不可用但飛機在無線電導(dǎo)航設(shè)備的范圍內(nèi)時，只有GPS位置字段為空。如果無線電更新被禁止，F(xiàn)MC將IRS用作唯一的導(dǎo)航源。參見圖13：

圖13：陸地上在無線電范圍內(nèi)

當(dāng)啟用無線電更新時，F(xiàn)MC使用無線電導(dǎo)航設(shè)備作為導(dǎo)航源，如下圖14中的[1L–1R至4L–4R行]所示：

圖14：FMC無線電位置更新

[1L和1R行]顯示VOR或ILS標(biāo)識符以及相應(yīng)VHF導(dǎo)航控制面板上調(diào)諧的頻率。

[2L–2R行到4L–4R行]顯示最多五個DME標(biāo)識符和相應(yīng)掃描DME接收機調(diào)諧的頻率。

如果該設(shè)備用于導(dǎo)航，數(shù)據(jù)將以大字體顯示，并突出顯示標(biāo)識符。對于帶有顏色的CDU，站點標(biāo)識將變?yōu)榫G色，而不是高亮顯示。

GLS進(jìn)近（如果安裝）

GLS approaches (As installed)

當(dāng)GPS信號在GLS進(jìn)近過程中丟失時，以下是自動駕駛儀斷開時的駕駛艙指示：

當(dāng)GPS信號在GLS進(jìn)近過程中丟失時，以下是自動駕駛接通、失效后被動保護(hù)（fail passive）選裝時的駕駛艙指示：

當(dāng)GPS信號在GLS進(jìn)近過程中丟失時，以下是自動駕駛儀接通、失效后保持工作（fail operational）選裝時的駕駛艙指示：

3.2 GPS燈和不正常檢查單

Global Positioning System (GPS) Light and Non Normal Checklists (NNC)

GPS接收機失效

GPS Receiver Failure

兩個GPS接收機故障將點亮GPS燈以及機長和副駕駛主警告燈。

GPS信號丟失或信號干擾不會導(dǎo)致GPS燈點亮，因為沒有系統(tǒng)故障。導(dǎo)航更新模式降級到下一個可用傳感器。當(dāng)ANP超過RNP時，將顯示“UNABLE REQD NAV PERF - RNP”信息。

UNABLE REQD NAV PERF - RNP不正常檢查單（NNC）中的步驟基于檢測到的設(shè)備故障。檢查單不包括GPS信號丟失或信號干擾。

其他不正常檢查單

Other Non-Normal Checklists (NNC)

不可能為所有情況制定檢查單。在所有情況下，機長必須評估情況，并使用正確的判斷來確定最安全的行動方案。

3.3 近地警告系統(tǒng)（GPWS）前視地形

Ground Proximity Warning System (GPWS) Look-Ahead Terrain

GPS是近地警告系統(tǒng)（GPWS）位置數(shù)據(jù)的主要來源。當(dāng)GPS信號不再可用時，GPWS使用慣導(dǎo)數(shù)據(jù)作為備份。只要慣導(dǎo)水平位置不確定性保持在所需的精度限制內(nèi)，地形將繼續(xù)顯示在ND上，前視地形警報將繼續(xù)工作。一旦慣導(dǎo)位置不確定性超過所需的精度限制，地形將從ND上移除，“TERR POS”信息將顯示在ND上。發(fā)生的近地警告有效。

GPS信號干擾期間，近地警告系統(tǒng)（GPWS）前視地形

Ground Proximity Warning System (GPWS) Look-Ahead Terrain during GPS signal interference

GPWS前視地形功能可檢測GPS位置和高度數(shù)據(jù)的跳變。在這種情況下，GPWS步進(jìn)檢測算法使GPS位置輸入無效，并使用IRS數(shù)據(jù)。如果IRS水平位置不確定性超過精度限制，則地形將從ND上移除，并顯示TERR POS信息。當(dāng)GPS輸入穩(wěn)定60秒時，指示恢復(fù)正常。

GPWS無法檢測到GPS位置或高度的微小和逐漸變化。在這種情況下，根據(jù)GPS位置地形數(shù)據(jù)庫中的地形，當(dāng)達(dá)到威脅閾值時，可能會出現(xiàn)與前視地形功能相關(guān)的警報。在GPS智能干擾期間，出現(xiàn)了多起運行事件，其中出現(xiàn)了錯誤的GPWS前視地形警報。

近地地形抑制（TERRINHIBIT）

Ground Proximity Terrain Inhibit (TERR INHIBIT)

GPWS地形抑制電門選擇到TERR INHIBIT（地形抑制）位后，它將抑制GPWS前視地形和障礙物顯示。TERR INHIBIT信息顯示。

近地警告系統(tǒng)根據(jù)無線電高度和氣壓高度、空速、下滑道偏差和飛機構(gòu)型綜合信息提供警報。這些警報將繼續(xù)工作，如果出現(xiàn)警報，則警報有效。GPWS警報在以下情況下發(fā)生：

• 起飛或復(fù)飛后掉高度

• 下降率過大

• 地形接近率過大

• 不在著陸構(gòu)型時不安全的地形凈空

• 低于ILS下滑道偏差過大

• 低于IAN下滑道偏差過大（如已安裝）

這些功能也仍然有效：

• 反應(yīng)式風(fēng)切變

• 高度喊話

• 滾轉(zhuǎn)角度喊話（選裝）

GPWS警報發(fā)生時是有效的。按照FCOM中的說明完成與警報相關(guān)的機動。

3.4 跑道感知和咨詢系統(tǒng)（RAAS）（如果安裝）

Runway Awareness and Advisory System (RAAS) (as installed)

在配備RAAS的飛機上，當(dāng)GPS信號丟失時，RAAS將不可用，跑道不工作（INOP）燈亮起。發(fā)生的近地警報有效。

3.5 空中交通管制（ATC）數(shù)據(jù)鏈

Air Traffic Control (ATC) data link

對于安裝了空中交通管制（ATC）數(shù)據(jù)鏈路功能的飛機，當(dāng)受到強制改變時間或日期的GPS干擾（智能干擾）時，此類干擾將影響數(shù)據(jù)鏈路的運行。

• 通信系統(tǒng)航空電信網(wǎng)（ATN）數(shù)據(jù)鏈路，ATN登錄要求通信系統(tǒng)報告正確的時間和日期。如果時間或日期不正確，地面中心可能會拒絕ATN數(shù)據(jù)鏈路登錄。如果飛機在時間或日期跳躍時已登錄ATN，則由于飛機和地面中心之間的時間和日期差異，任何后續(xù)鏈路將顯示“無效上行”。由于系統(tǒng)錯誤，地面中心可能選擇斷開與飛機的連接，在這種情況下，ATN連接將被終止，并在通信系統(tǒng)消息中出現(xiàn)“ATC COMM terminated”。

• 通信系統(tǒng)未來空中導(dǎo)航系統(tǒng)（FANS）數(shù)據(jù)鏈路。默認(rèn)情況下，F(xiàn)ANS不會比較飛機和地面系統(tǒng)之間的日期或時間。將消息接收時間添加到上行鏈路標(biāo)題時，將使用當(dāng)前飛機時間，但所有FANS 1功能將保持不變。有一個可選功能，稱為上行鏈路延遲監(jiān)視器，可由機組（根據(jù)ATC的建議）設(shè)置，以將上行鏈路消息中嵌入的時間戳與當(dāng)前時間進(jìn)行比較。由于不正確的未來飛機時間或日期，收到的郵件將顯示為舊郵件。這將導(dǎo)致在上行鏈路消息上方追加文字“UPLINK DELAY EXCEEDED”；但是，機組將能夠響應(yīng)此消息并正常使用FANS CPDLC。

3.6 GPS信號干擾期間的自動相關(guān)監(jiān)視廣播（ADS-B）

Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B) during GPS signal interference

ADS-B OUT

ADS-B OUT

在GPS干擾期間或GPS信號丟失時，ADS-B Out不起作用：

• 如果ADS-B不工作，收發(fā)機故障指示燈點亮。由于信號不可用，選擇對側(cè)的收發(fā)機會導(dǎo)致信息再次顯示。

• ATC丟失ADS-B位置報告。ATC報告ADS-B OUT丟失。選擇其他收發(fā)機不會恢復(fù)ADS-B輸出。應(yīng)答機保持在模式C工作狀態(tài)。

• 在GPS智能干擾事件期間，ADS-B OUT可能會報告錯誤的飛機位置。在這種情況下，ATC可以在主雷達(dá)和副雷達(dá)上觀察ADS-B輸出位置和飛機位置之間的位置差。

當(dāng)有效的GPS位置數(shù)據(jù)可用時，ADS-B操作恢復(fù)，燈熄滅。

3.7 電子飛行包（如果安裝）

EFB (as installed)

一些EFB應(yīng)用程序使用GPS數(shù)據(jù)，GPS干擾可能會影響這些應(yīng)用程序。

4、附加信息

ADDITIONAL INFORMATION

FAA發(fā)布的飛行禁令和咨詢通告以及FAA不提供空中導(dǎo)航服務(wù)地區(qū)的飛行禁令SFAR的完整列表發(fā)布在FAA網(wǎng)站上，網(wǎng)址為：

http://www./air_traffic/publications/us_restrictions

5、總結(jié)

SUMMARY

基本GPS干擾對飛機系統(tǒng)的影響與因任何原因丟失GPS信號的影響相似；然而，更復(fù)雜的智能干擾或“欺騙”會產(chǎn)生各種額外的駕駛艙效應(yīng)。

當(dāng)機組遇到GPS信號干擾時，應(yīng)盡快向ATC報告。他們還需要了解對需要GPS信號（如RNP-AR和GLS進(jìn)近）的導(dǎo)航程序的影響。此類程序在這些事件期間可能無法使用，可能需要替代程序。如果出現(xiàn)UNABLE REQD NAV PERF - RNP信息，請執(zhí)行該信息的檢查單。