Tecnologías

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La diversidad, la clave para evitar las interrupciones de posición, navegación y cronometraje

La mayoría de los sistemas militares modernos dependen del Global Navigation Satellite Systems (GNSS), para proporcionar comunicaciones e información sobre Posicionamiento, Navegación y Timing (PNT) precisa, para operaciones en todo tipo de condiciones meteorológicas, en cualquier lugar del planeta. Sin embargo, al mismo tiempo que los ejércitos se vuelven dependientes de estos sistemas, actores deshonestos están introduciendo una proliferación de dispositivos que degradan y niegan los GNSS.

La constelación GNSS más conocida es el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), que proporciona la mayor parte de los datos PNT en los que se basan las fuerzas estadounidenses y aliadas para comunicarse, navegar y tomar decisiones en el campo de batalla moderno. Sin embargo, debido a su ubicuidad y a la dependencia de nuestras fuerzas de ellos, los enemigos han desarrollado y/o tienen acceso a dispositivos portátiles que pueden bloquear y falsificar las señales GPS.

Para contrarrestar estas amenazas, se deben considerar fuentes alternativas de informació. Hoy en día existen múltiples opciones disponibles, además de que un enfoque por capas para la protección de la señal podría ofrecer mejores resultados que confiar en una sola solución. También hay señales alternativas disponibles y adecuadas de bajo tamaño, peso y potencia garantizada. Una combinación de señales PNT adicionales y otras a prueba de fallos, junto con los sistemas GPS tradicionales, puede hacer que las aplicaciones PNT sean más resistentes contra los jamming y spoofing, y adecuadas para operaciones en entornos sin acceso a GPS.

Una de las vulnerabilidades de las señales GPS es que son extremadamente débiles en comparación con otras señales RF. Dado que los satélites GPS orbitan la Tierra a 12.500 millas sobre la superficie y la potencia media de transmisión de la señal está en el rango de 10-100 vatios, en el momento en que la señal llega a la superficie, es realmente más débil que el ruido de fondo natural. Un receptor GPS puede discriminar esta señal débil en el ruido de fondo porque “sabe” qué patrón de señal buscar. Una vez identificado el patrón de búsqueda y decodificado el flujo de datos, el receptor GPS puede calcular la ubicación de la señal.

Esta baja intensidad de señal también hace que las transmisiones GPS sean susceptibles a la interferencia por fenómenos naturales, transmisiones RF que se filtran en las bandas de frecuencias de navegación e interferencias intencionales de la señal GPS, por medio de pequeños interferidores GPS comerciales o militares.

Los receptores GPS militares utilizan la señal GPS encriptada Selective Availability Anti-Spoofing Module (SAASM), para garantizar que la transmisión recibida sea fiable. A pesar de que las señales encriptadas se consideran seguras contra el spoofing debido a que su autenticidad está asegurada, todavía pueden ser interferidas con un mínimo esfuerzo técnico. Por ejemplo, un interferidor de uno a diez vatios puede negar la cobertura de GPS a un área grande, estén las señales encriptadas o no. El nuevo M-Code del Ejército estadounidense, que reemplaza al SAASM, es ligeramente menos propenso a ser interferido, pero no inmune a él.

La interferencia del GPS puede ser mitigada a través de la interferencia, la detección y tecnologías y tácticas de mitigación. Por ejemplo, los sistemas de navegación dedicados y las tecnologías no relacionadas, como los sistemas celulares, si bien están diseñados para un fin diferente, pueden proporcionar datos PNT alternativos útiles en determinadas circunstancias.

Una combinación de diversas tecnologías y plataformas, como las basadas en el espacio y las terrestres o de microondas y las señales estratégicas de onda larga, puede reducir la probabilidad de que la interferencia afecte a más de una fuente de PNT.

Quizás la mejor manera de hacer frente a las interferencias es evitar, en primer lugar, que se introduzcan en el receptor GPS. La tecnología avanzada Controlled Radiation Pattern Antennas emplea múltiples haces de luz estrechos y orientables que apuntan a los satélites individuales y se alejan de las señales perturbadoras. Las antenas anti interferencia pasivas aún más simples, con sus haces enfocados cerca del cenit y lejos del horizonte (de donde proviene la mayoría de las interferencias), pueden ser contramedidas muy eficaces.

A menudo la interferencia es temporal, por lo que otra táctica es ignorar el GPS durante los períodos de interferencia, usar sistemas inerciales que consisten en acelerómetros y giróscopos que proporcionan un posicionamiento y navegación precisos durante varios minutos, o el empleo de un oscilador interno de precisión, como un reloj atómico, para proporcionar una sincronización horaria precisa durante horas.

Los receptores multifrecuencia y multiconstelación ofrecen una medida adicional de protección, ya que es más difícil interferir todas las bandas. El SAASM actual y las nuevas señales del M-Code operan en las bandas L1 y L2, pero los nuevos satélites GPS ahora tienen las señales L5 y L2C para proporcionar más diversidad. Las señales de Galileo, GLONASS y Beidou son otras señales diferentes disponibles hoy en día, aunque nunca pueden ser una solución única. Además, ahora hay nuevas señales disponibles, tales como el Satellite Time and Location (STL), que son 1,000 veces más fuertes que el GPS (aunque no tan precisas), lo que puede mejorar el GPS durante los apagones.

En última instancia, no existe una solución única para monitorear, detectar y mitigar las amenazas para proteger los sistemas que dependen del GPS de las interferencias. Se tratará de adoptar un enfoque estratificado, combinando tecnologías tradicionales y nuevas, junto con soluciones innovadoras que satisfagan las necesidades existentes y emergentes en cualquier entorno.

John Fischer es vicepresidente de investigación avanzada y desarrollo en Orolia.

Fte. C4ISRNET 

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