Batalla en el espacio: detectar y geolocalizar señales de interferencia de GPS

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Spire está a la vanguardia en la detección y geolocalización de señales de interferencia y suplantación de GPS, algo crucial para proteger los activos y la superioridad espacial de Estados Unidos. Con los casos de interferencia y suplantación de GPS aumentando a nivel mundial, nuestras tecnologías de investigación y monitoreo de vanguardia son fundamentales para mantener el dominio de la información en la nación. Al reforzar nuestras capacidades de geolocalización, Spire ayuda a preservar el equilibrio de poder global a través de la tecnología espacial y, en última instancia, promueve la paz. Hemos estado atentos al seguimiento de la propagación de las armas espaciales y cibernéticas, garantizando que nuestros avances apoyen continuamente los intereses estadounidenses.

Señales sospechosas: ¿cómo podemos localizarlas e identificarlas?

El ejército estadounidense se enfrenta a un desafío cada vez mayor a medida que aumentan los incidentes de interferencia de GPS en zonas de conflicto. Los informes indican interferencias exitosas de aviones estadounidenses en Siria, Corea del Norte y más allá, destacando la urgente necesidad de detectar e identificar fuentes de interferencias y suplantaciones de GPS para garantizar la seguridad de los guerreros. La interferencia ocurre cuando señales de radiofrecuencia (RF) producidas intencionalmente bloquean señales genuinas de satélite, interrumpiendo las operaciones del receptor y la transmisión de datos críticos. Mientras tanto, la suplantación de identidad implica señales de RF que imitan señales verdaderas, lo que provoca la visualización de información falsa. Durante años, la tecnología GPS ha sido susceptible a estos ataques de interferencia y suplantación de identidad debido a la débil intensidad de la señal de los satélites GPS.

¿Se pueden mitigar eficazmente las interferencias y la suplantación de identidad?

Las señales de GPS son vulnerables a interferencias y suplantaciones, y estos métodos evolucionan constantemente y plantean amenazas importantes. En 2019, los F-35 de la USAF encontraron interferencias en el espacio aéreo israelí provenientes de una base aérea siria, lo que resalta los peligros potenciales. De manera similar, durante los ejercicios militares de la OTAN en el Mar Báltico, en los que participaron 40.000 soldados de los 29 estados miembros, se interrumpieron las operaciones. El Centro de Defensa Avanzada (C4ADS) analizó los datos del AIS y reveló que numerosos barcos fueron falsificados mientras navegaban por el río Huangpu de Shanghai. Esta suplantación creó confusión en el tráfico marítimo al formar grandes círculos conocidos como «círculos de cultivos». Además, los camioneros en Estados Unidos pueden comprar bloqueadores de GPS baratos para evadir el seguimiento de los empleadores, lo que ilustra aún más la accesibilidad y el uso generalizados de estos dispositivos. Las técnicas de suplantación de identidad convencionales pueden ser abiertas, implicando una estrategia de improvisación y luego falsificación donde domina la señal falsa, o encubiertas, donde la señal falsa se alinea con la señal verdadera y la supera. Estos incidentes subrayan la urgente necesidad de mejorar las medidas de seguridad del GPS.

¿Cómo ayuda la tecnología de vanguardia a la detección de interferencias de GPS y mejora las soluciones de geolocalización?

Los CubeSats de Spire, equipados con radios flexibles definidas por software, están revolucionando la detección y geolocalización de señales de interés. Si bien los métodos existentes que se basan en potentes soluciones PNT terrestres o basadas en WiFi previenen eficazmente las interferencias y la suplantación de identidad, Spire ha adoptado un enfoque novedoso. Aprovechando una constelación de nanosatélites en órbita terrestre baja (LEO), hemos investigado y probado activamente nuestras capacidades y recientemente hemos logrado un hito importante. Nuestros clientes han validado nuestro éxito en la detección de señales cooperativas de interferencia de GPS, lo que demuestra el compromiso de Spire de mantenerse a la vanguardia de la tecnología y la investigación en este dominio.

El instrumento de reflectometría Spire GNSS (GNSS-R), diseñado para estudiar señales GNSS reflejadas o dispersadas por la superficie de la Tierra, ofrece una versatilidad notable. Es un receptor SDR equipado con dos antenas de banda L de alta ganancia orientadas al nadir, capaces de capturar grabaciones sin procesar y realizar mediciones precisas de señales GNSS que emanan de la superficie de la Tierra. Además, la antena cenital de banda L admite frecuencia dual (L1/L2), lo que permite un posicionamiento preciso de los satélites Spire. Como resultado, las variaciones de los satélites Spire GNSS-R son ideales para detectar y geolocalizar fuentes de interferencias GNSS. Spire puede mejorar las capacidades de su carga útil GNSS-R para detectar bloqueadores de GPS y utilizar nuestros LE MUR en formación de vuelo para identificar las emisiones.

Spire está a la vanguardia del desarrollo de tecnología de vanguardia para la detección de interferencias de GPS en órbita. Nuestra investigación se centra en escenarios de recepción de satélites múltiples y de un solo satélite, con el objetivo de proporcionar un monitoreo preciso y confiable de las señales GNSS. A través de estudios rigurosos sobre la interferencia GNSS en órbita LEO, hemos descubierto que ambos enfoques producen resultados efectivos en la detección y seguimiento de estas señales.

Para la geolocalización de múltiples satélites, utilizamos un método en el que dos satélites LEO vuelan en formación paralela. Esta estrategia nos permite emplear una variedad de técnicas de geolocalización, que se vuelven aún más versátiles cuando se trata de tres o más satélites. Actualmente, estamos implementando métodos híbridos avanzados TDOA y FDOA para lograr una geolocalización por RF precisa cuando varios satélites reciben simultáneamente la señal objetivo.

En el caso de la monitorización de interferencias de un solo satélite, nos basamos en mediciones basadas en Doppler para obtener una solución de geolocalización inequívoca. Este enfoque es particularmente útil cuando sólo hay un satélite disponible para recibir la señal.

En general, los enfoques innovadores de Spire en la detección de interferencias de GPS demuestran nuestro compromiso de mejorar la precisión y eficiencia del monitoreo de señales GNSS. Al aprovechar las técnicas de satélites múltiples y de un solo satélite, estamos allanando el camino para sistemas de navegación más confiables y seguros.

El Dr. Patrick Ellis, experto en geolocalización por RF de Spire, presentó recientemente una solución de geolocalización pasiva de vanguardia para satélites individuales. Este enfoque innovador, detallado en su último artículo, demuestra un rendimiento notable en escenarios de corta duración, transmisión única y paso único, lo que garantiza la viabilidad computacional para el procesamiento en tiempo real. La técnica implica una cadena de procesamiento de geolocalización de emisores de RF de dos pasos. Inicialmente, estima Doppler y la frecuencia Doppler, y luego mapea hábilmente estas mediciones para identificar la ubicación de un emisor desconocido utilizando un método de filtrado no lineal. Si bien el método de un solo satélite presenta desafíos inherentes, surge como una alternativa rentable y amigable con la infraestructura a los enfoques de múltiples satélites. Los expertos en geolocalización de Spire están perfeccionando continuamente este método para mejorar la precisión y mitigar los riesgos, allanando el camino para su adaptación en la geolocalización de bloqueadores de GPS.

¿Puede Spire identificar eficazmente señales de amenaza utilizando satélites GNSS-RO?

En abril, Spire exhibió su destreza multisatélite para un cliente del gobierno de EE. UU., movilizando rápidamente tres satélites de ocultación de radio (RO) GNSS. Estos satélites se desplegaron estratégicamente para recopilar datos de frecuencia intermedia (IF) sin procesar durante las pruebas de interferencia realizadas en los EE. UU. continentales. Las pruebas revelaron que la polarización y orientación de la antena de los CubeSats RO 3U de Spire eran hábiles para captar señales emitidas por bloqueadores de GPS específicos. Tras una evaluación inicial, el cliente confirmó que Spire efectivamente había detectado las señales de interferencia utilizando sus satélites GNSS-RO. Se alinearon cuidadosamente al menos dos pases de satélite para observar el bloqueador en acción, recopilando rápidamente datos IF sin procesar cruciales. Las descargas de datos iniciales indicaron un aumento notable en la actividad espectral dentro de la banda GPS L1, lo que valida aún más la capacidad de Spire para detectar y monitorear tales amenazas.

Con más de 40 satélites con capacidad de geolocalización ya en órbita, Spire está a la vanguardia en la prestación de servicios de geolocalización y supervisión de interferencias de última generación a la comunidad de defensa. Nuestra constelación ofrece soluciones confiables, precisas y rentables, lo que nos brinda una ventaja significativa sobre otros proveedores que aún se encuentran en sus primeras fases de I+D. Recientemente, realizamos nuestra primera prueba de detección de interferencias de GPS, que demostró nuestra capacidad para identificar señales de interferencia con precisión. Las señales recopiladas, confirmadas tanto por Spire como por el cliente, se originaron en el lugar de prueba designado y coincidieron con las características Doppler esperadas de un bloqueador. Esta prueba exitosa marca un hito importante en nuestro viaje para brindar servicios de geolocalización incomparables. Confiamos en que nuestras técnicas avanzadas, junto con nuestra extensa red satelital, nos permitirán identificar con precisión el origen de las señales de interferencia, mejorando aún más nuestra oferta al sector de defensa.

¿Cómo dominan los CubeSats el espacio de batalla?

Lista para revolucionar las operaciones espaciales, la constelación de nanosatélites LEO de Spire ofrece servicios incomparables de geolocalización y detección de interferencias GNSS, combinando asequibilidad, intensidad de señal, precisión milimétrica y amplia cobertura. Nuestro probado bus LEMUR-2 3U CubeSat está listo, allanando el camino para capacidades de geolocalización de suplantación y interferencia de GPS de misión crítica. Esto no sólo avisa a los adversarios, sino que también fomenta la confianza entre los combatientes y la tecnología moderna, especialmente la IA. A medida que ampliamos nuestras ofertas de carga útil, probamos nuevos casos de uso y redefinimos las operaciones espaciales, nos comprometemos a aprovechar el poder de los satélites pequeños para resolver el próximo gran problema. Lea más en nuestro blog para descubrir el futuro de la exploración espacial con Spire.