Development and Prospects of BeiDou Resilient PNT Technology in Complex Scenarios

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2026.04.002

Abstract

Abstract:

The inherent vulnerabilities of satellite navigation systems in complex scenarios pose severe challenges to the reliability of positioning， navigation， and timing （PNT） services， making resilient PNT technology the primary objective of current satellite navigation service architecture development. Based on resilient PNT theory， this paper proposed the concept of resilient navigation countermeasure and constructed a resilient navigation countermeasure framework. It analyzed the limitations of space-based PNT systems from three dimensions： navigation interference， flex power， and ionospheric disturbance， summarized existing anti-jamming resilient PNT technologies， and designed a resilient optimization strategy for space-based correction parameters during flex power operation to enhance user PNT service performance； it also proposed a resilient refinement method for the integrated space-ground ionospheric model to improve the reliability of ionospheric modeling in complex scenarios. By dynamically adjusting functional models and stochastic models， resilient PNT technology strengthens the adaptive capability of BeiDou PNT services in complex environments， providing theoretical support and technical pathways for high availability， high security， and high continuity of BeiDou navigation services.

Key words: resilient positioning，navigation and timing（PNT）, resilient navigation countermeasure, navigation interference, flex power, ionospheric disturbance

摘要：

复杂场景下卫星导航系统固有的脆弱性对定位、导航与定时（PNT）服务的可靠性造成了严峻挑战，弹性PNT技术成为当前卫星导航服务体系建设的主要目标。基于弹性PNT理论，提出弹性导航对抗概念，构建弹性导航对抗框架。从导航干扰、弹性功率和电离层扰动3个维度分析天基PNT系统的局限性，总结现有抗干扰弹性PNT技术，设计弹性功率期间星基改正数弹性优化策略以提升用户PNT服务性能，提出星地一体电离层模型弹性精细化方法，提升电离层建模在复杂场景下的可靠性。弹性PNT技术通过动态调整函数模型与随机模型，增强了复杂环境下北斗PNT服务的自适应能力，为北斗导航服务的高可用性、高安全性与高连续性提供理论支撑与技术路径。

关键词: 弹性PNT, 弹性导航对抗, 导航干扰, 弹性功率, 电离层扰动

CLC Number:

P228

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Figures/Tables 14

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指标	分类	技术	描述
弹性攻击技术	空间段	导航卫星硬杀伤	信息系统技术和反卫星武器技术
	空间段	导航卫星软杀伤	大功率上行干扰信息注入系统
	运控段	地面站物理攻击	摧毁和破坏运控站火力打击系统
		星间链路干扰攻击	干扰和破译立体式干扰体系
		地面网络信息技术	运控段地面站网络攻击手段
	用户段	导航干扰技术	境外、海上导航干扰攻击手段
	用户段	导航欺骗技术	欺骗干扰技术
弹性防御技术	空间段	智能北斗卫星技术	多传感器、人工智能对非合作目标监测
	空间段	导航星座改进	顾及南北极PNT、低轨极区的导航增强
	运控段	自主智能卫星系统	星上星历自主生成播发、低轨导航增强
	运控段	非中心化运控技术	机动监测与机动注入一体化
	用户段	抗干扰防欺骗终端	北斗用户抗干扰、反欺骗设施
		微型弹性PNT终端	低功耗微PNT终端、弹性多源集成终端
		态势综合感知系统	复杂环境自主PNT与北斗PNT结合
		量子PNT终端	量子感知技术和定位终端研制技术
导航对抗监测与预警	导航信号干扰监测评估		热点地区监测站建设技术
	导航信号干扰监测评估		干扰源监测及定位技术
	信号功率增强监测评估		GPS/BDS功率增强监测评估技术和优化

指标	分类	技术	描述
弹性攻击技术	空间段	导航卫星硬杀伤	信息系统技术和反卫星武器技术
	空间段	导航卫星软杀伤	大功率上行干扰信息注入系统
	运控段	地面站物理攻击	摧毁和破坏运控站火力打击系统
		星间链路干扰攻击	干扰和破译立体式干扰体系
		地面网络信息技术	运控段地面站网络攻击手段
	用户段	导航干扰技术	境外、海上导航干扰攻击手段
	用户段	导航欺骗技术	欺骗干扰技术
弹性防御技术	空间段	智能北斗卫星技术	多传感器、人工智能对非合作目标监测
	空间段	导航星座改进	顾及南北极PNT、低轨极区的导航增强
	运控段	自主智能卫星系统	星上星历自主生成播发、低轨导航增强
	运控段	非中心化运控技术	机动监测与机动注入一体化
	用户段	抗干扰防欺骗终端	北斗用户抗干扰、反欺骗设施
		微型弹性PNT终端	低功耗微PNT终端、弹性多源集成终端
		态势综合感知系统	复杂环境自主PNT与北斗PNT结合
		量子PNT终端	量子感知技术和定位终端研制技术
导航对抗监测与预警	导航信号干扰监测评估		热点地区监测站建设技术
	导航信号干扰监测评估		干扰源监测及定位技术
	信号功率增强监测评估		GPS/BDS功率增强监测评估技术和优化

类型	起因	特点	影响
高频发渐进式小干扰事件	蓄意干扰	瞄准特定区域或频段，针对性破坏目标导航信号	导致接收机信号失锁或产生错误PNT结果
	意外干扰	用户附近有同频段无线电设备、超宽带雷达、甚高频台站、卫星和个人电子设备等	增加导航信号中的额外噪声，甚至信号失锁
	欺骗	有意注入虚假导航信号	获得虚假的位置信息
低频发极端事件	电离层扰动	人为或自然事件引起的电离层时空分布的扰动	PNT服务性能下降，甚至信号失锁
	基础设施损毁	卫星或地面主控站、注入站损毁	直接影响系统可用性
	时间同步故障	系统时间同步错误	2019年7月Galileo因精密时间设施故障，导致持续5天的PNT服务不可用
	卫星非计划异常	突发性、不规律性	2022年6月—10月BDS-3在轨卫星升级维护，2024年6月3日BDS-3在轨卫星非计划中断
服务范围有限	信号覆盖范围有限	信号无法覆盖深空、水下、室内等情形	用户将无法使用天基PNT导航
服务范围有限	落地信号弱	信号易被遮挡	卫星导航可能不连续，甚至服务中断

类型	起因	特点	影响
高频发渐进式小干扰事件	蓄意干扰	瞄准特定区域或频段，针对性破坏目标导航信号	导致接收机信号失锁或产生错误PNT结果
	意外干扰	用户附近有同频段无线电设备、超宽带雷达、甚高频台站、卫星和个人电子设备等	增加导航信号中的额外噪声，甚至信号失锁
	欺骗	有意注入虚假导航信号	获得虚假的位置信息
低频发极端事件	电离层扰动	人为或自然事件引起的电离层时空分布的扰动	PNT服务性能下降，甚至信号失锁
	基础设施损毁	卫星或地面主控站、注入站损毁	直接影响系统可用性
	时间同步故障	系统时间同步错误	2019年7月Galileo因精密时间设施故障，导致持续5天的PNT服务不可用
	卫星非计划异常	突发性、不规律性	2022年6月—10月BDS-3在轨卫星升级维护，2024年6月3日BDS-3在轨卫星非计划中断
服务范围有限	信号覆盖范围有限	信号无法覆盖深空、水下、室内等情形	用户将无法使用天基PNT导航
服务范围有限	落地信号弱	信号易被遮挡	卫星导航可能不连续，甚至服务中断

序号	卫星名称	卫星PRN	发射日期	在轨位置
1	GEO-1	59	2018-11-01	地球静止轨道，140°E
2	GEO-2	60	2020-03-09	地球静止轨道，80°E
3	GEO-3	61	2020-06-23	地球静止轨道，110.5°E
4	IGSO-1	38	2019-04-20	轨道倾角55°，交叉点经度118°E
5	IGSO-2	39	2019-06-25	轨道倾角55°，交叉点经度118°E
6	IGSO-3	40	2019-11-05	轨道倾角55°，交叉点经度118°E
7	MEO-23	45	2019-09-23	轨道倾角55°
8	MEO-24	46	2019-09-23	轨道倾角55°