空客 GNSS 干扰和欺骗相关文档介绍(截至2025.02)

1. 概述

自从 GNSS 干扰现象日渐加剧之后,空客在几年前发布了 ISI 34.36.00049 GNSS loss and GNSS Interference on Airbus AC 文件,详细介绍了干扰的现象和处置方法。文中关于一些现象的具体原因,会参考到别的专项 ISI 或者 TFU 文档,包含了更加丰富的技术细节。同时,也将与操作相关的程序内容放到了 FCOM PRO-NOR-SUP-SUP-GNSS GNSS INTERFERENCE 章节,供机组使用。

空客每隔一段时间还会召开网络会议,介绍 GNSS 干扰和欺骗的新进展及相关文档的更新。会议之后会提供幻灯片文档,以及相关的 Q&A 文档。

2024 初的文档有一次较大的更新,增加了错误 GNSS 数据会导致的其他驾驶舱影响列表(速度、高度、时间等)、退出干扰区域后可能还存在的影响列表,以及一些操作建议的内容。2025 年初,则在内容上对 GNSS 欺骗的内容进行了更多的描述,在排版上与干扰的现象做了较为清楚的区分。

本文就参考会议幻灯片文件 GNSS Interference on Airbus AC Update (Webinar 3 ) 13 Jan 2025 及 Q&A 文档,来介绍一下 ISI 34.36.00049 和 FCOM GNSS INTERFERENCE 章节的更新,及一些值得特别说明的点,比如:

  • GNSS 干扰后一般有什么现象
  • GNSS 干扰和欺骗有什么区别
  • 为什么有时候脱离干扰区后 GNSS 恢复不了
  • 为什么雷达、PWS 等也会受影响

其中,也会提到一些实际运行中遇到的情况,大部分与空客描述相同,也有的存在差异。

本文以截至 2025 年 2 月最新的文档版本为准,以 A350 视角为主。其他机型大体是相同的,只是由于一些设计和逻辑不同(比如位置计算),会有一些不同的体现,有需要的话请参考具体文档。

由于 ISI 34.36.00049 和 FCOM GNSS INTERFERENCE 章节内容重要且详实,建议去 airbusworld 下载并仔细阅读,没有什么捷径可以快速理解。AI 总结在这方面也并没有太大帮助。

2. ISI 34.36.00049 GNSS loss and GNSS Interference on Airbus AC

2.1. 概述

这是关于 GNSS 干扰的总说明文件,几乎涵盖了 GNSS 干扰和欺骗相关的所有内容,并对一些专项问题给出了其他资料的参考。

从内容上来看,主要有三个部分:

  1. SUMMARY OF FUNCTIONAL AND SYSTEM EFFECTS
  2. MAINTENANCE RECOMMENDATIONS
  3. FLIGHT OPERATIONS & TRAINING

目前最新的是 2025 年 2 月版,和之前相比有较大改动。老版本是在这个目录结构下分机型讲,而新版本是先分机型,再针对每个机型讲这三部分内容,并且将干扰和欺骗的现象单独列出,更加清晰易懂。

注意,在线上文档中,机组操作被独立出来在另一个标签栏,导出的 PDF 版本中则放在文档后半部分。

文中出现的“Ops considerations : Refer to Flight Operations Tab.” 就表示需要去这个部分查看。

2.1.1. SUMMARY OF FUNCTIONAL AND SYSTEM EFFECTS 部分

干扰和欺骗可能单独影响,也可能同时存在,会造成导航、监视和通讯系统的很多功能降级或者失去,比如:

导航

  • MMR
  • ADIRU
  • ISIS
  • FMS
  • RNP/RNP AR
  • ANF
  • TOS

监视

  • ADS-B
  • TAWS
  • WXR
  • ROW/ROP
  • BTV
  • TCAS
  • XPDR
  • PWS

通讯

  • SATCOM
  • CPDLC
  • ADS-C

这部分描述了各机型不同系统受到干扰和欺骗时的现象:

这次的文档更新了一些 GNSS 欺骗时的现象(蓝色字体部分):

 

2.1.2. MAINTENANCE RECOMMENDATIONS 部分

机务航后维护的内容,后续会有一个新的 troubleshooting task 退出,在此之前,还是可以按照本文档的操作执行。对机务维护来说,要区分好几种情况,以判断是由于干扰导致的 GNSS 问题,还是真的 GNSS 故障。这里就不多赘述。

2.1.3. FLIGHT OPERATIONS & TRAINING 部分

单从程序上来说,FCOM PRO-NOR-SUP-SUP-GNSS GNSS INTERFERENCE 章节包含了受影响的现象列表,以及机组需要执行的所有程序。更新内容可以参考 [[3. FCOM PRO-NOR-SUP-SUP-GNSS GNSS INTERFERENCE]]

ISI 34.36.00049 中的 FLIGHT OPERATIONS & TRAINING 部分则是对一些与功能和系统影响相关的程序进行了更详细的说明,能够更好地理解这些程序设计的原因,以及适用场景。

2.2. 特别说明

下面,对文中不容易理解的地方以及值得扩展的地方做一些特别说明。注意,这些并不全是技术或程序的重点,也没有涵盖所有内容,仍然强烈建立详细阅读 ISI 34.36.00049 原文。

2.2.1. 干扰和欺骗的区别

“GNSS 干扰” 这个表述是沿用了最早的叫法,其实现在分为两种情况。一是干扰,会导致失去 GNSS 信号或者降级。二是欺骗,虽然有信号,但是是假信号,ADIRS 可能会拒选假信号,从而让飞机位置进入 coasting 模式,但由于欺骗手段的复杂性,ADIRS 不一定能发现和拒选假信号,这就可能导致事件、位置和高度出错,从而衍生一系列其他错误。

2.2.2. Cosating 模式

有关飞机位置的详细说明,可以参考之前的文章 [[A320 A330 与 A350 位置计算的区别]]。需要注意的是,飞机位置并不是马上就从 GPR/IRS 变成 RADIO/IRS 或者纯 IRS,还存在一个 coasting 模式。

借用其他资料中的图来补充说明一下,从图中展示的降级过程可以看到,从 Total GNSS Lost 到 GPS PRIMARY LOST(= 失去 IRS/GNSS 导航模式 = 完好性值 > 2 RNP)之间还经过了一段时间。也就是说,虽然失去了 GNSS 数据,但 GNSS 位置仍然在短时间内可用,而且完好性并没有丢失,这就是 coasting of the position。

所谓 coasting,就是 ADIRU 或者 FMS 的某种算法,保证在失去 GNSS 数据的情况下,使用最后有效的 GNSS 位置以及 IRS 的 drift 模式来继续提供 IRS/GNSS 位置信息。但因为不能更新 GNSS 数据,所以完好性值会逐渐增加,当大于 2 RNP 时,完好性丢失,coasting 结束,GPS/NAV PRIMARY LOST。

在 [[4.3. TFU 34.10.00067 Latched ADIRU coasting mode further to long exposure to RFI]] 中,还会提到与 coasting 模式相关的 GNSS 锁定无法恢复的问题,后面再说。

2.2.3. 在受干扰区域校惯导

文档中提到,如果在地面受到 GNSS 欺骗,惯导校出来位置会错误。

对 A320/330/340/380 来说,需要先拔 MMR 的跳开关,然后手动输入位置校准,完成后再合上 MMR 跳开关。而 A350 则可能需要两次人工输入位置校准才能成功,这个“两次”是比较容易忽略的。

这个在 FCOM PRO-NOR-SUP-SUP-GNSS GNSS INTERFERENCE 也有提到:

而另一种情况,文档中没有提到,是地面没有足够的 GNSS 信号。此时只有 IRS 位置,如果进行 ADIRS 校准,也需要手动输入经纬度。

从莫斯科的实际经验来看,如果只有 IRS 位置,校准完之后,EPU 会快速增加,起飞之前肯定会超过 RNAV2,甚至更多。如果按照这个趋势, RNAV 离场(RNAV1 或者 RNP1)是飞不了的,甚至 RNAV 航路(一般陆地 RNAV2, RNAV5,洋区更宽)也很难满足。但好在一般推出后就能搜到足够的卫星了,EPU 值会迅速恢复正常。

2.2.4. 退出干扰区后 GNSS 无法恢复

GNSS 信号是由 MMR 接收的,然后再提供给其他系统,比如 ADIRU 用来计算 GPIRS,或者直接传给 ISIS。

对于所有机型来说,干扰都可能会导致 MMR 可能会锁定 GPS 直到着陆,导致出现 GNSS 数据的降级、甚至丢失等各种情况。

[[4.5. TFU 34.36.00030 MMR GLU-925 (PN 822-1821-430 and 822-1821-632)- GPS locked after Radio Frequency Interferences (RFI) exposure]] 和 [[4.6. ISI 34.36.00066 COLLINS AEROSPACE - MMR GLU-920 (PN 822-1152-1xx) - GPS locked after Radio Frequency Interferences (RFI)]] 介绍了 GLU-925 和 GLU-920 这两个型号 MMR 可能出现的影响。

而采用了新标准的 Collins GLU-2100 MMR 比 GLU-920 和 GLU-925 要更加抗干扰一些。空客收到的报告也体现出同样的情况。但从我们自己实际运行的感觉,没有感到明显区别,不管是使用 GLU-925 的 306N 还是使用 GLU-2100 的 325J,只要飞俄罗斯,都是一样的。

另外,对于 A350 来说,如果 GPS 数据丢失或者被拒选超过一个小时,ADIRU 还会锁定在 coasting 模式,直到飞行结束做一次完整校准才能解锁。具体可参考 [[4.3. TFU 34.10.00067 Latched ADIRU coasting mode further to long exposure to RFI]]

MMR 和 ADIRU 的锁定现象有类似性,说实话,我也没完全搞懂其中的关系和区别。

2.2.5. 是否要拒选 GPS

A350 以外的机型,在 ADIRU 提供错误 GPIRS 时,FMS 可能无法自动切换为备用源,从而导致出现非预期偏转、地图漂移以及不正常 IR 漂移等现象。A350 的位置计算逻辑和其他机型不一样(可以参考 [[A320 A330 与 A350 位置计算的区别]]),ADIRU 具有更强的稳固性。

另外,对于 A350 来说,拒选 GNSS 并不能防止 ADIRU 锁定在 coasting 模式。参考 [[4.3. TFU 34.10.00067 Latched ADIRU coasting mode further to long exposure to RFI]]

所以,其他机型是可以考虑拒选 GPS 的,A350 没有这个要求。不过拒选 GNSS 也只影响位置计算,不影响其他系统使用 GNSS 数据,比如时钟、TAWS、ADS-B 等。

在我们 A350 实际运行经验中,也有过拒选 GNSS 的尝试,不过是否能恢复数据并没有规律。

2.2.6. 基本GPWS, TCAS, PWS 故障的情况

受到欺骗时,虚假的 GNSS 高度值会导致 AESS 拒选 RA,导致这几个与 RA 有关的功能暂时丢失。其他机型只有基础 GPWS 受影响,A350 和 A380 由于 AESS 是集成的,TCAS 和 PWS 也会受影响。

具体可参考 [[4.1. ISI 34.48.00034 HONEYWELL - GNSS RFI impact on EGPWS and AESS]]

2.2.7. WXR 故障的情况

对于采用 AESS 的 A350/A380,以及使用 RDR-400 或者 Collins WXR-2100A 雷达的其他机型,受到 GNSS 欺骗时,可能出现雷达显示错误或者丢失。

具体可参考 [[4.1. ISI 34.48.00034 HONEYWELL - GNSS RFI impact on EGPWS and AESS]]

2.2.8. 时间错误的问题

不同机型情况有所不同。A350 的时钟有 AUTO 模式和 MANUAL 模式。自动模式优先同步 GPS 时间,如果受到干扰,则使用 ADIRU 内部时间。其他机型是分为 GPS 模式和 INT 模式,GPS 模式是不会自动切换为 INT 模式的。

以通讯系统为例:

A320 family / A330 / A340 – COMMUNICATION:

A320 表中还提到一个时间漂移的问题,可以参考 [[4.4. TFU 31.21.00014 Electrical Clock - Time drift linked to GNSS Radio Frequency Interferences]],注意这个与 GNSS 欺骗无关。由于 A350 时钟的 AUTO 模式是可以启动切换内部时钟的,也不涉及这个 TFU。

3. FCOM PRO-NOR-SUP-SUP-GNSS GNSS INTERFERENCE

如 [[2.1.3. FLIGHT OPERATIONS & TRAINING 部分]]中所说,FCOM PRO-NOR-SUP-SUP-GNSS GNSS INTERFERENCE 章节包含了受影响的现象列表,以及机组需要执行的所有程序。如果没有精力学习 ISI 34.36.00049,至少 FCOM 这部分是要搞清楚的。

空客会根据新的事件报告,每半年更新一次这部分程序。所以如果公司的手册更新频率比较慢的话,可以关注一下 Airbusworld 中 Main FCOM Changes 文档。目前最新的结构和内容如下(蓝色部分表示有更新):

其中一些值得特别说明的问题,在 [[2.2. 特别说明]]中都有涉及。

需要注意的是,一些 OLB 版本中的超链接文字,在 PDF 版本中显示不出来,可能会看不懂。比如 AFTER THE INTERFERENCE AREA 部分程序中复位 AESU 动作小字内容最后一句“See here to refer to the list of effects” 是超链接,能跳转到上文的 Cockpit effect list 中。反之,list 中的“See here to access the required actions”也能跳转回来(下图不是最新版本截图,但不影响对超链接问题的说明):

所以,“If the Surveillance functions have been lost” 指的就是 “5000ft 以下同时出现 SURV PRED W/S 1+2 FAULT, SURV GPWS FAULT, SURV TCAS 1+2 FAULT”,而不是 SURV ADS-B TRAFFIC 1(2)(1+2) FAULT 这种小故障,这个要注意。

4. 其他 GNSS 干扰相关文档

4.1. ISI 34.48.00034 HONEYWELL - GNSS RFI impact on EGPWS and AESS

这篇文档很重要,介绍了 GNSS 干扰和欺骗对地形警告的影响,除了我们容易想到的对使用 GPS 高度的 EGPWS 的影响之外,对使用 RA 的基本 GPWS 也有影响(使用 AESS 架构 的 A350 和 A380),而且影响的细节可能也比我们想象中的要复杂。

4.1.1. 虚假 TAWS 警告的原因

TAWS 系统会使用各种数据来计算自己的高度,叫做“Geometric Altitude”,数据源包括:

  • GPS altitude
  • radio altitude
  • terrain and runway elevation data
  • corrected barometric altitude
  • standard altitude
  • static air temperature (SAT)

其中 GPS 高度的优先级是最高的。

当受到干扰导致失去 GNSS 数据时,TAWS 会使用其他数据来计算 Geometric Altitude,这个时候其实没有什么影响。但如果受到欺骗,使用了错误的 GNSS 数据,就可能触发虚假警告。

TAWS 自己计算的位置叫做 GEOMETRIC HORIZONTAL POSITION ,虚假警告的逻辑和高度是一样的。

4.1.2. 对基本 GPWS, TCAS, PWS 的影响

这几个系统和 GNSS 数据看起来没有什么关系,不看文中的说明是很难理解的。

其实在 FCOM PRO-NOR-SUP-SUP-GNSS GNSS INTERFERENCE 的 List of effects due to erroneous GNSS data (spoofing)中就有这一项:

这是因为,在 4800ft 以下,AESS 会监控 RA 高度。如果没有有效的 RA 高度,GPWS, TCAS, PWS 这三个功能则会失效。在 GNSS 受欺骗而导致较低的虚假的 TAWS Geometric Altitude 时(低于 4800 英尺),可能会错误的激活 RA 监控功能。此时由于真实高度很高,并不在 RA 的工作范围,也就没有 RA 高度数据,所以 AESS 就认为 RA 出问题了,就让 GPWS, TCAS, PWS 这三个功能失效了。

反过来也就是说,如果同时出现这几个功能 FAULT 的时候,就意味着虚假的 GNSS 高度时很低的,很容易触发其他假警告。莫斯科航线曾有机组报告在 FL380 出现 PWS 故障之后很短时间内就出现 TAWS 警告,这和文档中的描述是一致的。在这种情况下机组需要额外注意,不过现在飞这些航线在进区域之前或者地面起飞之前就已经关闭 TERR SYS 了,所以也不会出现虚假的 TAWS 警告。

程序上要求在退出干扰区以后可以复位 AESU。但要注意的是,复位 AESU 为让所有相关功能都暂时失去,尤其是 TCAS,所以复位要先告知 ATC。

4.1.3. 对 WXR 的影响

这个也是只针对使用 AESS 架构的 A350/A380。因为 AESS 中的 WXR 也是优先使用 TAWS 计算的 Geometric Altitude 和 GEOMETRIC HORIZONTAL POSITION,所以在受到欺骗时,错误的高度和位置数据会导致 ND 上的天气显示错误。不过,空客表示根本原因也还在继续研究中。

另外,在 [[2. ISI 34.36.00049 GNSS loss and GNSS Interference on Airbus AC]] 中还提到一个新的信息:

Moreover, WXR could be temporarily inoperative due to computer CPU overload linked to jumps in lateral or vertical position input.

对其他机型来说,如果使用的雷达型号是 RDR-400 或者 Collins WXR-2100A,位置数据也是 GPS 数据,也可能存在同样的问题。

实际飞行中,我们遇到过好几次,现象还有所不同。我自己遇到的情况是两侧雷达都只在故障前的距离圈有回波显示,由于国际航线距离圈都放很远(当时错测 160NM,右侧 320NM),当时又是夜航,没有前机,只能结合很小的回波图像和外界目视闪电来判断天气位置,近距离绕飞非常困难。但由于程序上要求在退出干扰区以后可以复位 AESU,我不确定在干扰区域复位会不会造成彻底失去所有距离圈的雷达显示,所以没有复位。后来过了二三十分钟,雷达自己逐渐又恢复了。

另一个同事遇到的情况则是完全失去雷达显示,当时也有天气,所以他们只能死马当活马医,直接复位 AESU,结果就真的恢复了。

所以如果遇到雷达失效,处置方式要看当时最大的威胁是什么,而不是机械地按照程序执行。

4.2. TFU 34.10.00066 A350 - NAV GNSS 1(2) REJECTED BY IRS triggered on Runway area

这个 TFU 只适用于 A350。

在跑道区域 Flight Phase 2 (on the runway area) and Phase 3 (From first engine running until CAS reaching 80 kts),如果一部 GNSS 被拒选,会跳出这个警告,但这个只影响 RNP AR 能力(限制到 RNP 0.3)。

在 Avionics Batch 7B (SB 42-P020)  贯彻了,FWS 升级到 S7/4.0 之后,Flight Phase 2 和 3 就被抑制了。这个应该是已经完成了的,所以现在没有太大影响。后续 ADIRU S8.2 计划在 2026 年 3 季度更新。

4.3. TFU 34.10.00067 Latched ADIRU coasting mode further to long exposure to RFI

这个 TFU 只适用于 A350.

GPS 数据丢失或者被拒选超过一个小时,ADIRU 就会锁定在 coasting 模式,直到飞行结束做一次完整校准才能解锁。

从 2024 年 12 月版本文档来看,2023 年版本中的一段关于原因解释的话被删除了,不知道为什么:

This ADIRU behaviour is as per design. The principle behind this design choice was to consider that a loss of GPS data during an entire hour (or more) was expected to be due to a GNSS receiver failure/misbehaviour, thus justifying a non-utilization of GNSS data until the end of the flight.

也就是说,如果 GPS 数据丢失或被拒选持续超过 1 小时,ADIRU 会以为这是 GNSS 接收机故障了。需要注意的话,要连续超过一小时,中间如果恢复就不算。

需要注意的是,就算拒选 GNSS,ADIRU 也会继续在 coasting 模式中使用 GNSS 原始测量数据,所以拒选 GNSS 并不能防止锁定。

随着这两年俄罗斯区域干扰逐渐增强,这个现象一开始只是偶发,现在已经是常态化了。

4.4. TFU 31.21.00014 Electrical Clock - Time drift linked to GNSS Radio Frequency Interferences

这个文档讲的只是受到干扰失去 GNSS 同步后,时钟终漂移的问题,而不是受到 GNSS 欺骗导致时间错误的问题。除了 A350,其他机型都涉及这个 TFU。

在失去 GNSS 数据后,时钟不会自动从 GPS 模式切换到 INT 模式,则可能会出现超过要求时间飘移。飘移之后,与时钟相关的一些功能会受影响,比如 CPDLC。而如果是在 INT 模式,漂移量非常小,则没有影响。

4.5. TFU 34.36.00030 MMR GLU-925 (PN 822-1821-430 and 822-1821-632)- GPS locked after Radio Frequency Interferences (RFI) exposure

介绍了 GLU-925 型号的 MMR 在退出干扰区域之后,仍然锁定 GPS 信号的问题。

有的锁定是探测到的,有的没有探测到,可能会导致 GPS, GLS, SLS 的一些失效,直到地面复位 RESET 才能恢复。

4.6. ISI 34.36.00066 COLLINS AEROSPACE - MMR GLU-920 (PN 822-1152-1xx) - GPS locked after Radio Frequency Interferences (RFI)

介绍了 GLU-920 型号的 MMR 在退出干扰区域之后,仍然锁定 GPS 信号的问题,直到地面复位 RESET 才能恢复。

5. ISI 34.00.00101 Radio-Navigation and Surveillance Documentation Hub (ISI, TFU, AOT, OIT, VSB, etc)

最后,介绍一下这个无线电导航和监视相关的汇总文档。其实这里面绝大多数都与 GNSS 干扰无关,但因为找到这个结构性很好的关于各种导航设备的文档集合,就像宝库一样,很有学习价值,所以推荐一下。

ISI 34.00.00101 只是一个入口,涉及到的文档结构如下:

其中 FUCNTION ISI 是对某一个功能的介绍,而 PRODUCT ISI 则是对具体设备的介绍。某个设备可能对应多个功能,比如 MMR 同时接收 GNSS 和 ILS 信号。而 ELEMENTARY ISI 则是对某个问题的具体说明。

举个例子,MMR 是一个设备不是一个功能,所以没有 FUCNTION ISI 只有 PRODUCT ISI。其中 ISI 34.36.00053 是关于 The COLLINS AEROSPACE MMR GLU-920 / GLU-925 / GLU-2100 这几个型号的 PRODUCT ISI。在这个 PRODUCT ISI 中又会提到很多具体的 ELEMENTARY ISI,其中包括 ISI 34.36.00065 COLLINS AEROSPACE MMR - GLU-2100 - erroneous date。

这个 ISI 34.36.00065 介绍的是 GLU-2100 MMR 通电后快速断电(大于 10 秒),可能导致飞机 GPS 时间的星期数回滚 1023 个星期(19.6 年)。这个虽然与 GNSS 干扰导致飞机时间错误的问题没有关系,但容易混淆。

所以如果关于某个导航设备遇到了不理解的问题或者故障,都可以从 ISI 34.00.00101 开始翻一下,说不定能找到相关说明。

6. 结语

从目前的国际局势和无线电设备多样性来看,GNSS 干扰还会再特定区域持续干扰很长一段时间,也可能在意想不到的地方突然出现。所以,了解处置程序以及背后的原因还是很有意义的。

后续如果有更新,我也会保持关注。

作者

发表评论

这个站点使用 Akismet 来减少垃圾评论。了解你的评论数据如何被处理