◎介輔
美國的「全球定位系統」（GPS）是至今運用最廣泛，最準確的衛星導航、定位和定時（PNT）訊號源，長期以來，GPS已融入民眾生活，尤其是「計時服務」，其功能一般民眾不甚了解，但對於從執行金融交易、手機行動訊號網路、商業網路的數位化操作而言，都是現代人日常不可或缺的工具。GPS用於軍事設備，諸如車輛、戰機、各型飛彈、船艦、核子動力潛艦等導航，對軍事範疇亦至為重要，然而干擾技術的出現，使GPS系統漏洞隨之浮現，也受到科技界關注。
干擾是敵方最慣用手段
在過去25年中，GPS功能一直很 可靠，因太陽黑子所引起的電磁風暴不常出現，這些天然現象可以大幅影響導航訊號的多重路徑現象，並且僅只在某些環境下（例如城市的「高樓峽谷效應」），會導致衛星釋出的訊號受阻，這是現代通訊技術的常態問題。對GPS功能最嚴重的威脅是「干擾」和「假訊號」。尤其干擾更為普遍，存在特殊目的的干擾更容易被人為操控，也會在自然環境中產生。在國防軍事領域，「有目的的干擾」是敵方最慣用手段。進行電子戰行動時，敵方通常會在展開攻擊之前，就將目標區的電磁訊號擾亂和欺騙，即所謂「大軍未動，電戰先行」。美國對超寬頻設備的潛在干擾表示憂慮，並展開反制之道。
對此，加拿大卡加利通訊技術公司、柯林斯航太技術公司、L3哈里斯國防技術公司和霍尼威爾公司的技術專家，提出解決干擾的新技術，以及各種抗干擾方法相對有效性。
由於GPS的PNT參數被刻意干擾而造成的通訊品質被破壞，發生的頻率愈發增加。考慮到民眾對全球導航定位系統（GNSS）的依賴，以及對精準度日益增長的需求，敵對國刻意干擾只會愈來愈頻繁。在軍事領域，從美、俄在敘利亞的電子戰與近期在烏克蘭、南韓和芬蘭等前線的電磁干擾，皆已表明敵方經常使用現代化的高功率設備，來破壞對方的通訊情報鏈路。
在民用領域，干擾也是日益嚴重的問題，因為民眾可藉由網路購物，獲得廉價而有效的干擾器。使用這些「個人隱私設備」來反制車輛跟監設備的訊號，其目的和動機眾多。一般而言，GNSS訊號易受干擾，因為它接收的功率太小，只要是皮瓦級（10-12 W）範圍內，都可以讓接收器失效。干擾器有許多不同等級，從低功率的民用設備，到複雜而強大的軍用等級電子戰系統，可以造成幾百公尺到幾百公里的訊號接收器完全失效。
態勢感知干擾源訊號特徵
民間用戶可能無法意識到「自己的GPS被卡住了」。而專業通訊公司除了反制可能出現的干擾情況，還必須達到「識別、查詢和凸顯干擾源的訊號特徵」，並將此類資訊提供給用戶，以便可以適當地排除。在軍事領域，這被稱為「態勢感知」能力。
使用網路的電磁活動分層方法，可以從資訊戰的背景下，理解新型態的干擾威脅。它可以識別「認知層級」，即：基於PNT參數的人為對策，和虛擬層級，其中PNT參數用於認證或支持網路系統，還有物理層級，即用於提供和防護PNT參數的硬體設備。因此，有效的抗干擾手段，包括讓用戶了解系統的漏洞在哪裡，並確定何時被「卡住」、 方便用戶可以使用GNSS傳統的方式進行定位和導航（而不是計時）、讓PNT參數在被用戶採認之前受到防護和驗證。
在電磁學的物理層面分析技術上，有一種「多層異構法」，可以讓接收器在受到干擾和假訊號的情況下，提供有認證的PNT資訊，而不會造成計量化的精確訊號遞減。通過以上每一層級並且綜合考慮這些因素，就能形成業界和用戶對反制干擾功能的一致共識。
使用加密軍用訊號
如以早先流行的網路遊戲「寶可夢」為例，其基本技術就在利用通過重新釋出GNSS訊號，或藉由模擬器生成訊號，讓接收器（智慧型手機）產生「已經收到訊號」的常見現象。假如訊號太弱，都慣用反干擾的手段，但若如此，干擾會因假訊號再擴大。雖然在現行技術上，假訊號比干擾更難做到，但它所造成的通訊環境紊亂可能更令人擔憂。
以假訊號遂行詐騙的行為，從2016年起引起美國民眾的關注，當時的電腦程式員設計了「位置欺騙應用程序」來破解「寶可夢」手機遊戲。此後，相似實例在全世界各地都有所聞。由於早期的假訊號範例，是針對簡單的GPS L1 C/A碼接收器釋出，也因此，最初希望藉由雙頻或多頻接收器克服假訊號。新技術已證明，使用市面販售零組件的多頻接收器，也可以被假訊號騙過，至少在接收器使用GPS的多個頻率時就有這種疑慮，對此，增加GNSS訊號將有所幫助，但是最好的防禦措施，是在獲得授權情況下使用加密軍用訊號。
一般抗干擾系統有效性，是以「分貝」為單位干擾與訊號比（J/S）數值進行評估，具體取決於接收器前端無線電頻寬等變量，與追蹤的訊號類型（C/A與P（Y）代碼）、接收器的訊號追蹤數值、載具動態、振盪器的選擇，和天線特性等因素。由於製造商在計算J/S方面的差異，導致美國GPS聯合辦公室採用覆蓋改善因素（CIF）。但考慮到航太飛行器的位置隨仰角和方位角而變化，CIF也能針對特定情況，評估抗干擾系統的有效性。
要使用CIF評估抗干擾性能，是技術門檻很高的程序，通常會對干擾結果進行分類。至於目前較為普遍採用的抗干擾方法，第一道防線是將良好的訊號傳遞到接收器，同時消除「可控制接收模式天線」（CRPA）的被干擾因素。通訊系統可以動態化改變天線的效能模式，以便隨著載具和干擾器的移動，讓通訊效能也改善，從而使「歸零校正」能有效進行。
分層方法為最佳反制方式
其次，使用多個衛星訊號和頻率，亦是降低干擾的有效策略，但受限於干擾波不能覆蓋目標的頻率。其他獲得有關干擾的參數，幾乎與降低干擾同樣重要，因為讓用戶能夠修改接收頻率。但是，干擾效應卻可能很難推測，而且很難追蹤。此外，自動控制也可以指出干擾源，將GNSS接收器與「慣性測量單元」（IMU）耦合，為GNSS訊號提供更高級別的防護，因為即使在衛星訊號受阻，或暫停使用的短時間內，IMU仍可提供可靠的位置、速度和姿態。另一面，IMU訊號容易飄移，導致性能下降，須考量當時狀況使用。
抗干擾系統必須與用戶需求保持平衡，而各用戶的需求差異很大，分層方法是反制干擾和防禦假訊號的最佳方式，可從保護輸入GPS訊號開始。最高級別的防護之一，是將抗干擾天線系統與IMU緊密耦合的GNSS接收器配對，也要考慮到在現代化戰場電磁環境中可能的干擾，這也是對一般用戶進行反饋教育的最佳時機，同時亦能軍事部門使用時，產生更高警覺性，以更先進技術反制並確保通訊定位不被干擾，更精確掌控制電磁權，立戰場於不敗之地。（作者為軍事作家）
