GPS失效时的关键措施

摘要：在现代航海领域，全球定位系统（GPS）凭借其易用性、准确性和可靠性，成为船员导航时高度依赖的工具。然而，GPS信号易受自然和人为因素干扰，导致数据失准甚至信号完全丢失。

在现代航海领域，全球定位系统（GPS）凭借其易用性、准确性和可靠性，成为船员导航时高度依赖的工具。然而，GPS信号易受自然和人为因素干扰，导致数据失准甚至信号完全丢失。

根据波兰研究人员最新披露的数据，2024年6月至11月的六个月间，波罗的海海域累计出现84小时的GNSS信号干扰事件，其中10月干扰最为猖獗，单月干扰时长高达 29 小时。部分干扰事件持续时间长达7小时，致使导航定位误差扩大至35米（约 100 英尺）。在诸如卡特加特海峡、厄勒海峡等狭窄水道，如此显著的定位偏差可能直接威胁船舶航行安全，极易引发碰撞、触礁等严重事故。

本文就GPS信号面临的常见问题，并结合VRGC原则，为大家提供一些参考。

一

GPS信号面临的挑战

（一）设备安装与操作问题

GPS设备及天线在船上的错误安装，会致使定位信息错误或信号接收异常。因此，安装过程中需严格依据制造商要求进行细致检查，确保设备正确安装与调试。此外，操作人员失误也不容忽视，例如GPS处于航迹推算（DR）模式未及时切换。为避免此类问题，船员应在值班前对设备进行常规检查，熟悉设备操作界面、菜单和报警功能，同时掌握当前导航输入信息。

（二）自然环境干扰

地球大气层的不规则活动会对卫星信号产生影响，其中折射现象较为典型，它会延长信号在大气层中的传播路径。为降低这一影响，船员需熟悉手动选择卫星的操作，优化卫星几何布局。另外，太阳风暴引发的电磁干扰，会淹没卫星信号，造成定位误差。

（三）局部区域限制

在极地等特定区域，GPS信号的可用性和质量存在问题，卫星的分布和数量会影响定位信息的准确性。此外，卫星信号在建筑物、山体等物体表面反射产生的多路径误差，也是导致定位错误的因素之一。

（四）人为恶意攻击

恶意行为如干扰、欺骗和黑客攻击，对船舶GPS信号构成严重威胁。干扰是指通过本地产生的干扰信号淹没GPS信号，例如2007年圣地亚哥港的干扰事件，致使所有与GPS相关的服务中断，波及航运、医疗、应急通信等多个领域；欺骗是指伪造卫星信号，2017年6月，约20艘船舶在黑海遭遇信号欺骗，其中一艘船的GPS显示位置竟在内陆32公里处；黑客攻击GPS软件，则可能导致接收信息产生误导。英国海上贸易行动组织（UKMTO）也指出，众多船舶在霍尔木兹海峡和红海航行时遭遇GPS干扰，部分干扰持续数小时之久。

二

VRGC原则下的船位校核方法

（一）视觉定位（Visual）

视觉定位是利用岸上叠标、串视线、固定物标方位线等进行船位确定的方法。沿岸航行时，船员应按合适时间间隔，通过此方法复核船位。需注意避免使用单一距离和方位进行定位，使用电子海图显示与信息系统（ECDIS）时，同样要通过绘制距离和方位线来确认船位。

（二）雷达定位与平行标线法（Radar & Parallel Index）

雷达定位和采用平行标线法（PI），是有效的船位校核手段。船员可通过雷达获取物标距离和方位信息进行定位，平行避险线则能持续监测船舶位置，及时发现船舶是否偏离安全航线，此类方法应纳入航次计划中。在一些港口，会因船舶未按航行计划要求采用雷达等定位方式校核GPS 船位，被开列体系缺陷。

（三）GPS交叉检查（GPS）

利用两台GPS接收仪进行交叉检查，是当下行业认可的重要方法。尤其现在有些国内船舶已经装载北斗BDS系列，不同设备之间的对比更具可靠性。

操作时，值班驾驶员需关注水平精度因子（HDOP），该数值越小，定位精度越高。

其主要受卫星相位分布、夹角以及卫星仰角影响。为确保定位精度，定位时HDOP值应小于4，可通过GPS自带的HDOP阈值选项进行设置。在3D模式下，当HDOP≤4时，其2倍均方误差≤13m，此时ECDIS显示船位较为可靠。部分船舶管理公司要求将验证结果记录到ENC（官方电子海图）上，以增强船位信息的可追溯性和可靠性。