Los operadores del Mediterráneo oriental, el Mar Negro, las regiones bálticas, Polonia y partes de Escandinavia se enfrentan a un reto crítico: las fuertes interferencias del GNSS. Estas interferencias no sólo perturban la seguridad de la navegación marítima y aérea, tanto militar como civil, sino que suponen una grave amenaza para la misma, lo que pone de relieve la dependencia moderna de la precisión de los GNSS, similar a la dependencia de Colón de su brújula. Suspender las operaciones es inviable, y eludir las interferencias conlleva elevados costes. Por ello, los operadores deben recurrir a tecnologías avanzadas que ofrezcan protección electrónica, capacidad de identificación de interferencias y geolocalización precisa de las fuentes de interferencia.
- GNSS y GPS: ¿Cuál es la diferencia? Visión general
- ¿Cómo funciona la interferencia del GPS?
- ¿Dónde se interfieren más las señales GPS?
- ¿Pueden las técnicas de protección electrónica mitigar las interferencias del GPS?
- ¿Qué posibilidades hay de que se produzcan interferencias?
GNSS y GPS: ¿Cuál es la diferencia? Visión general
El GPS, la constelación de satélites GNSS más conocida, utiliza una red de satélites para enviar señales a los receptores terrestres. Estas señales, transmitidas a través de las bandas de frecuencia L1, L2 y L5, transportan datos de temporización de alta resolución esenciales para determinar con precisión las coordenadas de localización. La triangulación, que utiliza señales de al menos cuatro satélites, permite al receptor GPS calcular con precisión su posición. Sin embargo, las señales de estos satélites, que recorren grandes distancias, llegan a la Tierra debilitadas, lo que las hace susceptibles de sufrir interferencias. Otros sistemas GNSS, como Galileo (UE), GLONASS (Rusia), Beidou (China), QZSS (Japón) e IRNSS (India), coexisten con el GPS y ofrecen soluciones de navegación alternativas.
¿Cómo funciona la interferencia del GPS?
La interferencia del GPS es una forma de interferencia atribuida en la que los adversarios interrumpen intencionadamente la comunicación. El mecanismo principal consiste en interrumpir las señales transmitidas por los satélites GPS. Las señales GPS, al ser muy débiles cuando llegan al receptor, se vuelven susceptibles a este tipo de interferencias. Un oscilador genera una señal de radiofrecuencia en la misma frecuencia en la que funcionan los dispositivos GPS. Esta señal, tras amplificarse hasta un nivel que puede superar las señales GPS dentro de un rango específico, se transmite a través de una antena. La capacidad de ajuste del amplificador ofrece flexibilidad en cuanto al alcance operativo del interferente. La interferencia transmitida reduce efectivamente la relación señal/ruido en el receptor GPS, haciendo difícil o incluso imposible para el dispositivo distinguir las señales GPS reales en medio del ruido de fondo.
La interferencia del GPS interrumpe la recepción de la señal GPS empleando dos métodos principales: el bloqueo y la suplantación. Los métodos de bloqueo, como la interferencia de onda continua (CW) y de banda estrecha, impiden que los receptores procesen las señales entrantes. En la interferencia de onda continua, un dispositivo emite continuamente una sola frecuencia o una banda estrecha de frecuencias, inundando los receptores con señales no moduladas. La interferencia de banda estrecha, por el contrario, se dirige a frecuencias GPS específicas con rangos precisos de 2 MHz, minimizando la interrupción de las frecuencias no objetivo. El spoofing, otra técnica de interferencia, utiliza métodos de modulación para engañar a los receptores GPS. En todas las operaciones de interferencia es fundamental el circuito de control, que supervisa varios componentes y ajusta la frecuencia del oscilador y la potencia del amplificador para adaptar el interferente a las necesidades específicas.
Las técnicas de modulación emplean señales que se asemejan a los datos GPS reales, lo que confunde al GPS y dificulta distinguir la información real de la falsa. Estos métodos incluyen la suplantación de identidad (spoofing), en la que ubicaciones falsas engañan a los dispositivos GPS, y las interferencias complejas, que perturban la capacidad de los receptores GPS para fijar la señal del satélite correcto. A diferencia de las técnicas basadas en el ruido, que abruman al GPS, la modulación se basa en la transmisión de señales engañosas pero convincentes.
¿Dónde se interfieren más las señales GPS?
Las interferencias de GPS se han intensificado en todo el mundo desde 2016, con Corea del Sur, el Canal de Suez, Chipre e Israel entre las regiones más afectadas a finales de 2010. En 2024, la situación se intensificó, sobre todo en el Mediterráneo oriental, el Mar Negro, partes del Báltico, Polonia y Escandinavia, que se convirtieron en las zonas más interferidas del mundo. Para visualizar los niveles de interferencia, un sitio web de código abierto llamado GPSjam utiliza las señales ADS-B transmitidas por los aviones. A partir de estas señales se calcula la gravedad de la interferencia, lo que proporciona una imagen clara de las zonas afectadas. La imagen de marzo de 2024, disponible en GPSjam, ilustra los distintos grados de interferencia del GPS: el rojo indica una interferencia alta, el amarillo una interferencia media y el verde una interferencia baja. Los datos de otras regiones no están disponibles.
Las alternativas al GPS son ahora esenciales, ya que GPSjam informa de un aumento de las interrupciones del GPS, que afectan al transporte marítimo, la aviación y las infraestructuras críticas. Esta tendencia alarma a aseguradoras, agencias y gobiernos. Para adaptarse, los capitanes de barco vuelven a la navegación tradicional, los pilotos adoptan sistemas de referencia inerciales y los militares se diversifican con soluciones de Posicionamiento, Navegación y Cronometraje Asegurados (A-PNT). El cambio subraya la necesidad de alternativas fiables al GPS para mantener la integridad de la navegación mundial.
GPSjam, a pesar de su eficacia a la hora de poner de relieve los problemas de dominio público, no ofrece ninguna ayuda a quienes se ven afectados por la interferencia del GPS. Esto incluye a las fuerzas militares sin posicionamiento, navegación y temporización (PNT) garantizados, como los sistemas logísticos, médicos, de aeródromos y de comunicaciones. Los operadores de sistemas no tripulados de UAV, USV y UGV, así como buques y aeronaves en zonas de interferencia del GPS, también sufren las consecuencias. Los puertos y aeropuertos civiles críticos cercanos son igualmente vulnerables. Sin embargo, las víctimas no tienen por qué limitarse a evitar estas zonas. Pueden ser proactivas implementando protecciones electrónicas contra el bloqueo del GPS, realizando evaluaciones de riesgo de bloqueo antes de la misión e incluso geolocalizando el propio bloqueador y transmitiendo su posición a las fuerzas militares o policiales.
¿Pueden las técnicas de protección electrónica mitigar las interferencias del GPS?
Para contrarrestar eficazmente las interferencias GPS, las antenas con patrón de recepción controlado (CRPA) se presentan como una alternativa viable a las antenas GNSS estándar. Estas antenas phased array están diseñadas para dar forma a sus haces de recepción de señales, minimizando así el impacto perturbador de las señales de interferencia y optimizando al mismo tiempo la calidad de recepción de las señales de los satélites GPS. Cuando se detectan interferencias en el GPS, las antenas CRPA inclinan hábilmente sus haces hacia los satélites, ignorando eficazmente las señales de interferencia. Esto se consigue mediante la formación de haces adaptativa, en la que el patrón de la antena se ajusta dinámicamente hacia los satélites GPS y se aleja de las fuentes de interferencia. Esta tecnología no sólo dirige el haz para mejorar las señales GPS, sino que también crea zonas de sensibilidad mínima en otros lugares, reduciendo aún más las interferencias. Para aplicaciones de misión crítica como la comprobación técnica del espectro y la geolocalización, la integración de CRPA con los nodos RFeye de CRFS minimiza significativamente el riesgo de interferencias GPS, garantizando un rendimiento GPS ininterrumpido y preciso.
La tecnología Beamforming mejora la recepción GPS al aumentar la relación señal-ruido, lo que se traduce en un rendimiento más potente y fiable, incluso en zonas con gran actividad de interferencias. Este avance se consigue mediante antenas direccionales que se centran y mantienen un potente enlace con las señales auténticas del satélite, elevando así la funcionalidad del GPS. Al aumentar la ganancia de la antena y minimizar al mismo tiempo la ganancia de las señales procedentes de otras direcciones, el receptor es más capaz de captar las señales de los satélites y filtrar el ruido no deseado. Además, se emplean técnicas de direccionamiento de nulos para manipular el conjunto de antenas, creando una zona de recepción de señal significativamente reducida. Esto se consigue generando interferencias constructivas para amplificar las señales GPS deseadas e induciendo simultáneamente interferencias destructivas para neutralizar las interferencias de interferencia. Estas innovaciones contribuyen colectivamente a una experiencia GPS más robusta y fiable, incluso en entornos difíciles.
¿Qué probabilidades hay de que se produzcan interferencias?
Evaluar la probabilidad de interferencia implica un proceso meticuloso que va más allá de una determinación rápida. Exige la detección de señales de interferencia y su posterior integración con diversas aportaciones de inteligencia. Inicialmente, la localización de la presencia del interferente en el espectro es el paso principal, que precede a la utilización de otras modalidades de inteligencia como ELINT, IMINT o COMINT. Los nodos RFeye, equipados con un indicador de interferencia del chipset u-blox, emiten un valor numérico de 0 a 256 que indica la intensidad de la interferencia. A continuación, el CRFS RFeye Mission Manager, un avanzado software de gestión del espectro, convierte este valor en un formato porcentual. Esta conversión facilita una representación visual en un gráfico, mostrando el porcentaje de probabilidad de interferencia a lo largo del tiempo, ayudando así en una evaluación exhaustiva de la interferencia.