Battaglia nello spazio: rilevamento e geolocalizzazione dei segnali di disturbo GPS

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Spire è in prima linea nel rilevamento e nella geolocalizzazione dei segnali di disturbo e spoofing GPS, fondamentali per proteggere le risorse spaziali e la superiorità degli Stati Uniti. Con l’escalation dei casi di jamming e spoofing GPS a livello globale, le nostre tecnologie di ricerca e monitoraggio all’avanguardia sono fondamentali per mantenere il dominio informativo della nazione. Rafforzando le nostre capacità di geolocalizzazione, Spire aiuta a preservare l’equilibrio di potere globale attraverso la tecnologia spaziale, promuovendo in definitiva la pace. Siamo stati vigili nel monitorare la diffusione delle armi spaziali e informatiche, garantendo che i nostri progressi sostengano continuamente gli interessi degli Stati Uniti.

Segnali sospetti: come possiamo individuarli e identificarli?

Le forze armate statunitensi si trovano ad affrontare una sfida crescente a causa dell’aumento degli incidenti di disturbo del GPS nelle zone di conflitto. I rapporti indicano il successo del jamming degli aerei statunitensi in Siria, Corea del Nord e altrove, evidenziando l’urgente necessità di rilevare e individuare le fonti di disturbo e spoofing del GPS per garantire la sicurezza dei guerrieri. Il disturbo si verifica quando i segnali in radiofrequenza (RF) prodotti intenzionalmente bloccano i segnali satellitari autentici, interrompendo le operazioni del ricevitore e la trasmissione di dati critici. Nel frattempo, lo spoofing coinvolge segnali RF che imitano segnali reali, causando la visualizzazione di informazioni false. Per anni, la tecnologia GPS è stata esposta a questi attacchi di disturbo e spoofing a causa della debole potenza del segnale dei satelliti GPS.

È possibile mitigare efficacemente jamming e spoofing?

I segnali GPS sono vulnerabili al jamming e allo spoofing e questi metodi sono in continua evoluzione, ponendo minacce significative. Nel 2019, gli F-35 dell’USAF hanno riscontrato disturbi nello spazio aereo israeliano provenienti da una base aerea siriana, evidenziando i potenziali pericoli. Allo stesso modo, durante le esercitazioni militari della NATO nel Mar Baltico, che hanno coinvolto 40.000 soldati provenienti da tutti i 29 Stati membri, hanno bloccato le operazioni. Il Centro per la difesa avanzata (C4ADS) ha analizzato i dati AIS, rivelando che numerose navi sono state falsificate durante la navigazione sul fiume Huangpu di Shanghai. Questo spoofing creò confusione nel traffico marittimo formando grandi cerchi conosciuti come “cerchi nel grano”. Inoltre, i camionisti negli Stati Uniti possono acquistare disturbatori gps economici per eludere il monitoraggio dei datori di lavoro, dimostrando ulteriormente la diffusa accessibilità e l’uso di questi dispositivi. Le tecniche di spoofing convenzionali possono essere palesi, comportando una strategia jam-then-spoof in cui domina il falso segnale, o nascoste, dove il segnale contraffatto si allinea e supera il segnale vero. Questi incidenti sottolineano l’urgente necessità di rafforzare le misure di sicurezza GPS.

In che modo la tecnologia all’avanguardia aiuta il rilevamento dei disturbi GPS e migliora le soluzioni di geolocalizzazione?

I CubeSat di Spire, dotati di radio flessibili definite dal software, stanno rivoluzionando il rilevamento e la geolocalizzazione dei segnali di interesse. Mentre i metodi esistenti che si basano su potenti soluzioni PNT terrestri o basate su WiFi prevengono efficacemente jamming e spoofing, Spire ha adottato un approccio nuovo. Sfruttando una costellazione di nanosatelliti in orbita terrestre bassa (LEO), abbiamo ricercato e testato attivamente le nostre capacità, raggiungendo recentemente un traguardo significativo. I nostri clienti hanno convalidato il nostro successo nel rilevamento di segnali di disturbo GPS cooperativi, dimostrando l’impegno di Spire a rimanere all’avanguardia nella tecnologia e nella ricerca in questo settore.

Lo strumento Spire GNSS reflectometry (GNSS-R), progettato per studiare i segnali GNSS riflessi o diffusi dalla superficie terrestre, offre una notevole versatilità. Si tratta di un ricevitore SDR dotato di due antenne in banda L ad alto guadagno e orientate al nadir, in grado di acquisire registrazioni grezze ed effettuare misurazioni precise dei segnali GNSS provenienti dalla superficie terrestre. Inoltre, l’antenna zenitale in banda L supporta la doppia frequenza (L1/L2), consentendo il posizionamento preciso dei satelliti Spire. Di conseguenza, le varianti dei satelliti Spire GNSS-R sono ideali per rilevare e geolocalizzare le sorgenti disturbatore GNSS. Spire può migliorare le capacità del suo carico utile GNSS-R per rilevare i disturbatori GPS e utilizzare i nostri LE MUR in formazione di volo per individuare le emissioni.

Spire è in prima linea nello sviluppo di tecnologie all’avanguardia per il rilevamento di disturbatore GPS in orbita. La nostra ricerca si concentra su scenari di ricezione sia multi-satellite che singolo, con l’obiettivo di fornire un monitoraggio accurato e affidabile dei segnali GNSS. Attraverso studi rigorosi sull’interferenza GNSS dell’orbita LEO, abbiamo scoperto che entrambi gli approcci producono risultati efficaci nel rilevamento e nel tracciamento di questi segnali.

Per la geolocalizzazione multisatellite, utilizziamo un metodo in cui due satelliti LEO volano in formazione parallela. Questa strategia ci consente di utilizzare una serie di tecniche di geolocalizzazione, che diventano ancora più versatili quando sono coinvolti tre o più satelliti. Attualmente stiamo implementando metodi ibridi avanzati TDOA e FDOA per ottenere una geolocalizzazione RF precisa quando più satelliti ricevono simultaneamente il segnale target.

Nel caso del monitoraggio delle interferenze di un singolo satellite, ci affidiamo a misurazioni basate su Doppler per ricavare una soluzione di geolocalizzazione inequivocabile. Questo approccio è particolarmente utile quando è disponibile un solo satellite per ricevere il segnale.

Nel complesso, gli approcci innovativi di Spire al rilevamento dei disturbatore GPS dimostrano il nostro impegno nel migliorare la precisione e l’efficienza del monitoraggio del segnale GNSS. Sfruttando sia le tecniche multi-satellite che quelle a satellite singolo, stiamo aprendo la strada a sistemi di navigazione più affidabili e sicuri.

L’esperto di geolocalizzazione RF di Spire, il dottor Patrick Ellis, ha recentemente presentato una soluzione di geolocalizzazione passiva all’avanguardia per singoli satelliti. Questo approccio innovativo, descritto in dettaglio nel suo ultimo articolo, dimostra prestazioni notevoli in scenari di breve durata a passaggio singolo, trasmissione singola, garantendo la fattibilità computazionale per l’elaborazione in tempo reale. La tecnica prevede una catena di elaborazione della geolocalizzazione degli emettitori RF in due fasi. Inizialmente, stima il Doppler e la frequenza Doppler, quindi mappa abilmente queste misurazioni per individuare la posizione di un emettitore sconosciuto utilizzando un metodo di filtraggio non lineare. Sebbene il metodo a satellite singolo presenti sfide intrinseche, emerge come un’alternativa economicamente vantaggiosa e favorevole alle infrastrutture agli approcci multi-satellite. Gli esperti di geolocalizzazione di Spire perfezionano continuamente questo metodo per migliorare la precisione e mitigare i rischi, aprendo la strada al suo adattamento nella geolocalizzazione dei disturbatori GPS.

Spire può identificare in modo efficace i segnali di minaccia utilizzando i satelliti GNSS-RO?

Ad aprile, Spire ha dimostrato le sue capacità multi-satellite per un cliente del governo statunitense, mobilitando rapidamente tre satelliti GNSS per l’occultazione radiofonica (RO). Questi satelliti sono stati strategicamente schierati per raccogliere dati di frequenza intermedia (IF) non elaborati durante i test di disturbo condotti negli Stati Uniti continentali. I test hanno rivelato che la polarizzazione e l’orientamento dell’antenna dei CubeSat 3U RO di Spire erano adatti a captare i segnali emessi da specifici disturbatore GPS. Dopo una prima valutazione, il cliente ha confermato che Spire aveva effettivamente rilevato i segnali del disturbatore utilizzando i suoi satelliti GNSS-RO. Almeno due passaggi satellitari sono stati attentamente allineati per osservare il disturbatore in azione, raccogliendo prontamente dati IF grezzi cruciali. I download iniziali dei dati hanno indicato un notevole aumento dell’attività spettrale all’interno della banda L1 del GPS, confermando ulteriormente la capacità di Spire di rilevare e monitorare tali minacce.

Con oltre 40 satelliti con funzionalità di geolocalizzazione già in orbita, Spire è all’avanguardia nella fornitura di servizi di geolocalizzazione e monitoraggio delle interferenze all’avanguardia alla comunità della difesa. La nostra costellazione offre soluzioni affidabili, precise ed economicamente vantaggiose, dandoci un vantaggio significativo rispetto ad altri fornitori ancora nelle prime fasi di ricerca e sviluppo. Recentemente abbiamo condotto il nostro primo test di rilevamento dei disturbi GPS, che ha dimostrato la nostra capacità di identificare con precisione i segnali di disturbo. I segnali raccolti, confermati sia da Spire che dal cliente, provenivano dalla posizione designata per il test, corrispondendo alle caratteristiche Doppler previste di un disturbatore. Questo test di successo segna una pietra miliare significativa nel nostro viaggio per fornire servizi di geolocalizzazione senza precedenti. Siamo certi che le nostre tecniche avanzate, abbinate alla nostra vasta rete satellitare, ci consentiranno di individuare con precisione l’origine dei segnali di disturbo, migliorando ulteriormente la nostra offerta al settore della difesa.

In che modo i CubeSat dominano lo spazio di battaglia?

Pronta a rivoluzionare le operazioni spaziali, la costellazione di nanosatelliti LEO di Spire offre servizi di geolocalizzazione e rilevamento di disturbi GNSS senza precedenti, unendo convenienza, potenza del segnale, precisione millimetrica e copertura estesa. Il nostro collaudato bus LEMUR-2 3U CubeSat è pronto, aprendo la strada a funzionalità di geolocalizzazione GPS mission-critical e spoofing. Ciò non solo mette in guardia gli avversari, ma favorisce anche la fiducia tra i combattenti e la tecnologia moderna, in particolare l’intelligenza artificiale. Mentre espandiamo la nostra offerta di carichi utili, testiamo nuovi casi d’uso e ridefiniamo le operazioni spaziali, ci impegniamo a sfruttare la potenza dei piccoli satelliti per risolvere il prossimo grande problema. Leggi di più sul nostro blog per scoprire il futuro dell’esplorazione spaziale con Spire.