美国联邦航空局文件揭示了对航空安全的惊人威胁:美国军方的GPS测试

去年五月的一个清晨，一架商业客机当时飞机正在接近德克萨斯州西部的埃尔帕索国际机场(El Paso International Airport)，驾驶舱里突然弹出警告:“GPS定位丢失”。飞行员联系了航空公司的操作中心，并收到了一份美国陆军的报告白沙导弹靶场该卫星干扰了GPS信号。“我们当时就知道，这不是飞机的GPS故障，”飞行员后来写道。

由于大风，飞行员在一条跑道上错过了进近，然后又重新尝试。飞行员写道:“我们被迫在黎明前降落在04号跑道上，没有垂直制导的(仪表降落)。”“由于当地爬坡地形，04号跑道有很高的CFIT威胁。”

CFIT的意思是“可控飞行进入地形”，它和听起来一样严重。飞行员考虑转向370公里外的阿尔伯克基，但最终咬紧牙关，仅使用视觉辅助设备就成功着陆04号跑道。飞机安全着陆，但飞行员后来将这一经历记录了下来美国宇航局的航空安全报告系统在这个论坛上，飞行员可以匿名分享险些脱险和安全提示。

这远不是ASRS报告中涉及GPS干扰的最令人担忧的报告。据报道，2018年8月，爱达荷州的一架客机在烟雾缭绕的条件下飞行，受到军事测试的GPS干扰，直到一名空中交通管制员在最后一刻的干预下才免于撞山。管制员写道:“空中交通管制员和机组人员认为他们的设备正常工作，但实际上却把他们带入了山的一侧，这可能会造成人员伤亡。”“如果(我们)没有注意到，机组人员和乘客早就死了。我毫不怀疑。”

在过去8年里，美国有大约90份ASRS报告详细描述了GPS干扰，其中大部分是在2019年和2020年提交的。现在亚博真人yabo.at有新的证据表明，GPS对商业航空的干扰比ASRS数据库显示的要普遍得多。此前未披露的美国联邦航空管理局(FAA) 2017年和2018年几个月的数据详细说明了数百架飞机在军事测试附近失去GPS接收。2018年3月的一天，有21架飞机向洛杉矶附近的空中交通管制员报告了GPS问题。其中包括一架医疗直升机，几架私人飞机和十几架商用客机。一些人设法保持正常飞行;其他人则需要空中交通管制员的帮助。五架飞机报告发生意外转弯或偏离航线。十有八九，全国每年都有成百上千起这样的事故，每一起都是潜在的事故。这种干扰的绝大部分都可以追溯到美国军方，他们现在几乎每天都会在美国某个地方的大范围内干扰GPS信号。

军方正在干扰GPS信号发展自己的防御对抗GPS干扰。然而，具有讽刺意味的是，五角大楼为保护自己的部队和系统所做的努力正在将平民飞行员、乘客和机组人员的生命置于危险之中。2013年，基本上是军方报告里也承认了他说，“计划中的电子攻击测试偶尔会对基于GPS的飞行操作造成干扰，并影响一些航空操作的效率和经济性。”

在航空发展的早期，飞行员白天使用地图导航，天黑后跟随篝火或探照灯。到第二次世界大战在美国，无线电信标变得很普遍。从20世纪40年代末开始，地面站开始广播飞机可以锁定的全向甚高频信号，而短程系统则指示安全的滑翔斜坡，以帮助飞行员着陆。在2000年达到顶峰当时，美国有一千多个甚高频(VHF)导航站。然而，在电台间距很大的地区，飞行员被迫从一个电台走曲折路线到另一个电台，而且附近的建筑物和山丘可能会阻碍VHF信号的接收。

随着全球导航卫星系统(GNSS)的出现，一切都改变了，这是美国军方在20世纪60年代首次设计的。上世纪90年代中期，名为全球定位系统(Global Positioning System)的民用版本问世，这意味着飞机可以通过卫星导航，并在点与点之间直接飞行;GPS定位和高度数据也足够精确，可以帮助他们着陆。

联邦航空局已经进行了一半次世代该计划旨在通过将无线电信标等地面导航辅助设备大规模转换为主要由卫星支持的导航系统，使飞行更安全、更高效。随着这一转变，该机构在十年前开始拆除VHF导航站。美国目前正朝着拥有不到600个地面站的最小后备网络的目标迈进。

与此同时，对GPS的依赖正在改变飞行实践和飞行员的习惯。随着GPS接收器变得更便宜、更小、功能更强，它们变得更常见、更广泛地集成。大多数飞机现在必须携带自动依赖监视广播(ADS-B)应答器，它使用GPS来计算和广播飞机的高度、航向和速度。私人飞行员使用数字图表而GPS数据则是自动驾驶仪和飞行管理电脑的基础。从理论上讲，飞行员仍然可以在没有任何GPS辅助的情况下，使用传统的无线电系统和视觉辅助来导航、飞行和着陆。尤其是商业航空公司，它们拥有一系列可供使用的备份技术。但由于GPS是如此广泛和可靠，飞行员有忘记这些手动技术的危险。

根据飞行员的ASRS报告，2019年6月，一架空客客机在盐湖城附近突然失去了GPS，飞行员遭受了“相当大的混乱”。“说我缺乏原始数据导航技能是轻描淡写的!我从来没有在空客飞机上做过，也不记得有25年或更长时间做过了。”

“我不怪飞行员对GPS有点上瘾，”他说托德·e·汉弗莱斯他是德克萨斯大学奥斯汀分校无线电导航实验室的主任。“当一件事在99.99%的时间里运行良好时，人类在0.01%的时间里无法保持警惕。”

完全失去GPS还不是最坏的情况。当精确的GPS数据被误导性信息悄悄取代时，危险得多。ASRS数据库中有许多飞行员后来才意识到，gps自动驾驶仪把他们带向了错误的方向，进入了禁飞区，或者危险地靠近了其他飞机。

2012年12月，一名空中交通管制员注意到，一架西行的客机在内华达州里诺附近。这架飞机偏离了航道16公里(10英里)。空管人员证实，军用GPS干扰是罪魁祸首，并给出了新的方向，但后来指出:“如果飞行员在我之前注意到他们偏离了航线，并纠正了航线，就会导致飞机向右转向相反的方向，向东飞行。”

那么为什么军队如此频繁地干扰如此安全的系统?虽然现在大多数GPS接收器都在消费者智能手机上，但GPS是由美国军方为美国军方设计的。五角大楼在很大程度上依赖GPS来定位和导航其飞机、船只、坦克和部队。

作为如此重要的资源，GPS非常容易受到攻击。当GPS信号到达地面时，它们非常微弱，很容易被意外或恶意的干扰所淹没。建立一个基本的电子战装置来干扰这些微弱的信号非常简单的汉弗莱斯说:“只要把微波炉里的振荡器调离，你就能得到一个超级强大的干扰器，它能在数公里范围内工作。”非法GPS干扰装置在黑市上很容易买到，其中一些是面向职业司机的，他们可能希望在工作时避免被跟踪。

其他GNSS系统，如俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)、中国的北斗(北斗)和欧洲的伽利略(Galileo)星座，使用的频率略有不同，但也有类似的漏洞，这取决于到底是谁在进行测试或攻击。在中国,神秘的攻击成功了”欺骗装有GPS接收器的船只驶向虚假地点，而依赖北斗系统的船只据报道不受影响。同样，GPS信号也是如此经常堵塞在地中海东部、挪威和芬兰，而伽利略系统没有成为这些攻击的目标。

五角大楼使用其更偏远的军事基地，其中许多位于美国西部，以测试其部队在GPS拒信下的行动，并可能开发自己的电子战系统和对抗措施。美国至少在GPS信号上进行过欺骗实验一次据报道，在此期间，它非常小心地不影响民用飞机。

尽管如此，许多ASRS报告记录GPS单元提供了错误的位置，而不是完全失败，但这也可能发生在卫星信号降级时。无论其测试的性质如何，军方的GPS干扰最终可能会中断民用用户的服务，特别是高空商用飞机，即使是在相当远的距离上。

军方向飞行员发出通告(NOTAM)，警告飞行员即将进行的测试。其中许多通告覆盖了数十万平方公里。有通知警告说，整个德克萨斯州甚至整个美国西南部的GPS都将中断。这样的通知并不意味着整个地区的GPS服务将被中断，只是它可能被打乱了。这种不确定性也会带来问题。

2017年，美国联邦航空局委托非营利组织航空无线电技术委员会研究GPS故意干扰民用飞机的影响。它的报告，次年由RTCA的GPS干扰任务小组的研究发现，从2012年到2017年，军用GPS测试的数量几乎增加了两倍。不出所料，涉及GPS干扰的ASRS安全报告也在增加。2019年有38个这样的ASRS故事，比2018年增长了近10倍。

获得的新的FAA内部材料光谱来自工作组成员的、之前未公开的信息表明，ASRS的账户只是冰山一角。美国联邦航空局的数据包括飞行员向洛杉矶空中交通管制中心提交的GPS干扰报告。洛杉矶空中交通管制中心是美国22个空中交通管制中心之一。那里的管制人员监督着加利福尼亚中部和南部、内华达州南部、犹他州西南部、亚利桑那州西部以及太平洋部分地区的空中交通，这些地区受到军事GPS测试的严重影响。

这些数据包括2017年6个月内173次丢失或断断续续的GPS，以及2018年初两个月内的60次。这些报告不如ASRS数据库中的报告详细，但它们显示飞机偏离航线，意外进入军事空域，无法操纵，以及在接近其他飞机时失去导航能力。许多飞行员需要空中交通管制的协助才能继续飞行。受影响的飞机包括一架宠物救援飞机、一架热气球、多架医疗飞机以及许多私人飞机和客机。

至少有几次，GPS的丢失被视为紧急情况。五架飞机的飞行员，包括西南航空公司从拉斯维加斯到
芝加哥，调用了“停止蜂鸣器”，这是一个通过空中交通管制要求军方立即停止干扰的请求。根据飞机所有者和飞行员协会的规定，飞行员只有在遇到飞行安全问题时才必须使用这个短语。

当然，美国联邦航空局数据中的许多其他情况都是良性的。例如，2017年3月初，吉姆·约德(Jim Yoder)驾驶企业家兼太空游客丹尼斯·蒂托(Dennis Tito)拥有的塞斯纳(Cessna)喷气式飞机在拉斯维加斯和加州棕榈泉之间飞行时，机上的GPS设备都卡住了。约德说:“这是我唯一一次带着GPS出门，这很有趣，因为我并没有想太多。光谱．“我问空中交通管制员发生了什么事，他们说，‘我真的不知道。但我们并没有失去导航的能力，我认为我们从未偏离过航向。”

事实上，RTCA工作组的结论之一是，“飞行员通知”系统是问题的一部分:大多数飞越受影响地区的飞行员都没有受到不良影响，这导致一些人在未来干脆无视此类警告。

RTCA工作组的联合主席Rune Duke说:“我们把NOTAMs称为‘Chicken Little’。”“他们说大片地区的天都塌了，这是不现实的。那里有山脉和各种各样的东西，可以防止GPS干扰，使它远离启动地点500海里(926公里)。”

GPS干扰可能受到地形、飞机高度和姿态、飞行方向、与干扰中心的角度和距离、飞机上的设备以及许多其他因素的影响，该工作组总结道，该工作组包括美国联邦航空局、航空公司、飞行员、飞机制造商和美国军方的代表。一架飞机可能会失去所有GPS信号，即使附近的另一架飞机完全不受影响。一次军事试验可能会悄无声息地过去，而另一次则会引起天空的混乱。

这种不可靠性是有后果的。2014年，一架接近埃尔帕索的客机在失去GPS信号后不得不放弃着陆。这名飞行员在ASRS报告中写道:“这是我飞行生涯中第一次经历甚至听说GPS信号干扰。”“虽然这是在公告中，但它仍然让我们感到惊讶，因为我们真的没有料到会在任何时候失去所有的GPS信号。天气很好是件好事，否则这可能会成为一个真正的问题。”

有时空中交通管制员和飞行员一样蒙在鼓里。杜克说:“他们是最后一道防线。光谱．“在许多情况下，空中交通管制甚至不知道GPS干扰的发生。”

RTCA报告提出了很多建议。国防部可以改善与联邦航空局的协调，并可以避免在空中交通繁忙期间测试GPS。美国联邦航空局可以彻底检查其数据收集和分析，将轶事报告与数字数据相匹配，并改进不良事件的记录。NOTAM系统可以更容易解释，警告可以更准确地与飞行员和空管人员的经验相匹配。

值得注意的是，在这份报告发布之前，美国联邦航空局一直指示飞行员只有在需要空中交通管制协助时才报告GPS异常。杜克说:“数据在某种程度上是一个挑战，因为我们在某种程度上不鼓励报告。“这让联邦航空局认为这不是一个问题。”

NOTAMs现在鼓励飞行员报告所有GPS干扰，但许多RTCA的其他建议在事故调查和预防办公室联邦航空局。

新的发展使问题变得更糟。NextGen项目正在加速商用航空向卫星导航的转变。新兴的自主空中系统，如无人机和空中出租车，将给GPS摇摇欲坠的肩膀增加更多的负担。

当任何一种新飞机被采用时，都有可能给该体系带来新的挑战。的Embraer EMB-505 Phenom 300例如，波音787于2009年投入使用，此后成为全球最畅销的轻型喷气式飞机。2016年，美国联邦航空局警告称，如果天鸿300遇到不可靠或不可用的GPS信号，它可能会进入故障状态荷兰滚(以荷兰滑冰技术命名)，这种摇摆和摇晃的危险组合可能会导致飞行员失去控制。美国联邦航空局指示天工异彩300的车主避开所有GPS干扰区域。巴西航空工业公司表示，该公司在2017年解决了这个问题。

随着GPS扮演越来越重要的角色，军方自然对其产生了更浓厚的兴趣。杜克说:“每年，军方对GPS干扰事件测试的需求都在增加。”“2019年再次增加，部分原因是反无人机(无人机)活动。他们现在在密歇根州、威斯康辛州和达科他州等以前没有做过的地方进行GPS干扰，因为这增加了任何类型军事训练的现实性。”

因此，越来越多的GPS干扰测试，越来越多的飞机依靠卫星导航，越来越多的飞行员完全依赖GPS。这是一个反馈循环，它不断地增加了这些险些失败和停止蜂鸣器最终以灾难告终的机会。

当被要求对此发表评论时，美国联邦航空局表示，它已经建立了一个弹性导航和监视基础设施，使飞机能够在GPS中断期间继续安全运行，包括无线电信标和雷达。它还指出，它和其他机构正在努力创建一个长期的GPS备份解决方案，将提供位置、导航和计时，再次将GPS丢失的影响降至最低。

然而，在2020年4月向国会报告美国国土安全部(Department of Homeland Security)写道:“国土安全部建议，缓解GPS临时中断的责任应由个人用户负责，而不是联邦政府。”简而言之，GPS干扰的问题并没有消失。

2019年9月，一架小型公务机的飞行员报告说，在飞往新墨西哥州的途中遇到了干扰。他可以听到周围的飞机也受到了影响，一些飞机为了安全被迫下降。“由于美国联邦航空局正在弃用[地面无线电辅助设备]，我们正变得依赖于一个不可靠的导航系统，”飞行员在着陆时写道。“这种对关键GPS导航极其频繁的干扰是对航空安全的重大威胁。这种干扰必须结束。”

同一名飞行员在回家的路上又被困住了。

本文以“迷失在空域”为题发表在2021年2月的印刷版上。

本文于2021年1月26日更新。