El aumento de la integración del GPS en la infraestructura civil ha llevado a un aumento correspondiente en la susceptibilidad del sistema a interferencias e interferencias. Esta vulnerabilidad es explotada por los infractores de la ley que buscan interrumpir los sistemas habilitados para GPS, lo que lleva a la disponibilidad generalizada de dispositivos de interferencia de GPS en línea. Estos dispositivos asequibles, a menudo con un precio más bajo que los receptores GPS básicos, representan una amenaza considerable para el funcionamiento sin interrupciones de numerosos sistemas que dependen del GPS. El panorama de las interferencias intencionales de radiofrecuencia (RF) es diverso y abarca varias formas, como tonos, formas de onda de barrido, pulsos, ruido de banda estrecha y ruido de banda ancha, todas capaces de interrumpir las señales de GPS.
La mitigación de los efectos de las interferencias y las interferencias, así como la localización de sus fuentes, puede lograrse mediante diversos métodos. Estos métodos pueden mejorarse aún más utilizando información previa sobre la fuente de interferencia. Este artículo proporciona dicha información previa, centrándose en un conjunto de inhibidores y evaluando sus amenazas asociadas. Nuestros hallazgos se basan en dos pruebas. La primera prueba consistió en registrar datos de RF sin procesar de inhibidores seleccionados y analizarlos utilizando métodos espectrales de transformada rápida de Fourier (FFT). La segunda prueba evaluó el alcance efectivo de un subconjunto de inhibidores de GPS utilizando un receptor comercial listo para usar (COTS). Los resultados presentados en este artículo se basan en 18 inhibidores de GPS civiles. Sin embargo, es importante tener en cuenta que hay otros tipos de inhibidores de GPS disponibles para la venta que no se probaron. Además, es probable que el comportamiento y el diseño de los inhibidores civiles evolucionen con el tiempo.
Los dispositivos de inhibición de GPS civil, que afirman interferir o «bloquear» las señales de GPS, son fácilmente accesibles a través de varios sitios web y entidades en línea. El costo de estos dispositivos varía significativamente, desde unas pocas decenas de dólares hasta varios cientos. Sin embargo, su precio no parece correlacionarse con las características y la eficacia alegadas por los proveedores. Los rangos efectivos anunciados abarcan desde unos pocos metros hasta varias decenas de metros, pero los rangos efectivos reales suelen ser mucho mayores. Además, los consumos de energía declarados y verdaderos varían ampliamente, desde una fracción de vatio hasta varios vatios. En este artículo, sacamos conclusiones basadas únicamente en los inhibidores que probamos.
Examinamos varios inhibidores de GPS y los clasificamos en tres grupos distintos en función de su morfología. Estos inhibidores, diseñados para conectarse a una toma de corriente auxiliar de 12 voltios de un automóvil (toma de encendedor de cigarrillos), constituyen el Grupo 1. Otro conjunto, el Grupo 2, incluye inhibidores alimentados por una batería interna recargable y con una antena externa conectada a través de un conector SMA. Por último, el Grupo 3 está formado por los inhibidores disfrazados de teléfonos móviles; Tienen baterías pero no antenas externas. La figura 1 ilustra un ejemplo de cada uno de estos tres grupos. En los 18 inhibidores, la mayor parte de la potencia de emisión está cerca de la frecuencia portadora L1, seis de potencia de emisión cerca de la frecuencia portadora L2 y ninguna potencia de emisión cerca de la frecuencia portadora L5.
En este artículo, nos centramos en los niveles de potencia emitidos dentro de las bandas L1 y L2 del GPS por varios inhibidores de señal. Nuestros hallazgos revelan que muchos de estos dispositivos poseen el potencial de una fácil modificación, lo que les permite transmitir una potencia significativamente mayor dentro de las bandas GPS. En particular, si bien algunos inhibidores también operan en frecuencias fuera del espectro GPS, como las bandas de teléfonos celulares o Wi-Fi, estos no son el tema de nuestra discusión. Durante nuestras pruebas, retiramos las antenas de inhibidor para garantizar mediciones consistentes. Sin embargo, es importante reconocer que en las aplicaciones del mundo real, las antenas juegan un papel crucial en la configuración del comportamiento del inhibidor. Específicamente, los inhibidores del Grupo 1 y del Grupo 2 utilizan antenas monopolo cargadas, mientras que los inhibidores del Grupo 3 se basan en antenas helicoidales eléctricamente cortas, que exhiben un patrón de ganancia similar al de los monopolos cargados.
Estas antenas emiten radiación polarizada linealmente, a diferencia de la polarización circular derecha de las señales GPS. Debido a este desajuste de polarización, las antenas receptoras GPS con polarización circular derecha experimentan una pérdida de energía. Esta innovadora tecnología garantiza un flujo de señal suave al tiempo que mantiene una calidad de recepción óptima, a pesar de la reducción de potencia inherente causada por la diferencia de polarización.
- ¿Qué tan efectivas son las señales de inhibición? Una prueba de características
- ¿Qué tan efectivos son los inhibidores de señal? Revelados los resultados de las pruebas
¿Qué tan efectivas son las señales de inhibición? Una prueba de características
El objetivo principal de nuestra serie de pruebas inicial era capturar muestras intrincadas de señales de interferencia y deducir las características del inhibidor a partir de estos conjuntos de datos. Empleamos un enfoque de dos fases para una recopilación efectiva de datos. Inicialmente, se utilizó un analizador de espectro para determinar el rango de frecuencia de la señal de interferencia cerca de L1 y L2. A continuación, los detalles de frecuencia identificados se utilizaron para establecer la frecuencia central de un dispositivo de digitalización y almacenamiento de señales de RF multipropósito, equipado con una matriz de almacenamiento RAID de 12 unidades. Posteriormente, se realizaron análisis fuera de línea de los datos registrados. Nuestro procedimiento de prueba implicó los siguientes pasos: Para los dos primeros grupos, el inhibidor se colocó dentro de un recinto de prueba blindado con RF (consulte la FIGURA 2) para eliminar cualquier fuga de señal. A continuación, su puerto de salida de señal SMA se conectó al dispositivo de recogida de datos correspondiente mediante un cable coaxial apantallado.
El recinto de RF se utilizó principalmente como medida de precaución, asegurando que las señales pasaran del interior al exterior a través del paso coaxial incorporado. Cabe destacar que para los inhibidores de los grupos 1 y 2, no se produjo radiación de la señal del inhibidor ni siquiera dentro del recinto. Por otro lado, se permitió a los inhibidores del Grupo 3, al carecer de antenas externas, irradiar dentro de la carcasa de RF utilizando sus antenas internas. Para capturar estas señales, se colocó una antena de parche de recepción amplificada activamente dentro del recinto de RF. A continuación, la salida de esta antena se conectó al dispositivo de registro de RF correspondiente a través de la alimentación coaxial de la carcasa. La emisión y la antena receptora estaban separadas por aproximadamente 14 centímetros, con el centro del campo de visión de la antena de parche apuntando directamente a la interferencia. El inhibidor estaba orientado de tal manera que el eje de su antena helicoidal era perpendicular a la línea que conectaba la antena receptora y el inhibidor.
How Effective Are bloqueador de señals? Test Results Revealed
A través de métodos espectrales FFT y mediciones de potencia en banda, analizamos las señales de 18 inhibidores, aunque aquí solo se discute un subconjunto representativo. La Figura 3 ilustra los resultados de este análisis para un inhibidor típico del Grupo 1. La gráfica superior de esta figura grafica la frecuencia en la escala vertical frente al tiempo en la escala horizontal, mientras que la gráfica inferior representa la potencia en la escala vertical frente al tiempo en la escala horizontal. Cada corte vertical de la gráfica de datos de RF registrada representa un único espectro de frecuencias FFT, que cubre 62,5 MHz centrado en la banda L1 con una resolución de aproximadamente 1 MHz. La densidad espectral de potencia relativa de cada corte se indica por color. Los ejes de tiempo de ambas gráficas abarcan 80 microsegundos. El gráfico superior de la Figura 3 muestra claramente una modulación de frecuencia lineal intercalada con reinicios rápidos, una serie de chirridos lineales. Cada barrido dura nueve microsegundos y abarca un rango de unos 14 MHz.
Al explorar las propiedades de la señal de interferencia, observamos variaciones notables dentro de los dispositivos del Grupo 1. A pesar de sus exteriores aparentemente idénticos, estos inhibidores exhibieron comportamientos de señal distintos, diferenciándose en la modulación de frecuencia y la potencia de salida dentro de la banda GPS L1. Este rango de frecuencia civil, marcado por una línea roja horizontal en nuestro gráfico superior, reveló una potencia de salida constante de aproximadamente 20 milivatios en todos los dispositivos. Curiosamente, tres de estos inhibidores parecían compartir un modelo común, mientras que uno se mantenía separado. Todo ello retransmitido en exclusiva en la L1. Además, un inhibidor único del Grupo 2 llamó nuestra atención debido a sus distinciones duales, como se visualiza en la FIGURA 4. Este dispositivo se dirigía específicamente al espectro L2, con su frecuencia central denotada por la línea roja, presentando un perfil espectral inusual en comparación con sus homólogos.
Descubra las características distintivas de los inhibidores de señal avanzados. A diferencia de la Figura 3, el inhibidor que se muestra en la Figura 4 exhibe una modulación de frecuencia de onda triangular, que se destaca por su frecuencia de modulación notablemente alta. Esta rápida modulación cuenta con un período de solo 1 microsegundo, una disminución de diez veces en comparación con sus contrapartes. Además, su escala horizontal abarca solo 8 microsegundos, lo que ofrece una visión más cercana de sus funcionalidades. Mientras que los inhibidores del Grupo 2 suelen utilizar modulaciones de frecuencia de diente de sierra como se ve en la Figura 3, este modelo en particular va más allá, transmitiendo potencia de interferencia en las frecuencias L1 y L2.Aunque dos inhibidores se quedaron cortos debido a su modulación de frecuencia L1 mal diseñada, sin una potencia de interferencia cercana a 4,6 MHz de la portadora L1, este inhibidor sobresale por su alcance y versatilidad. Además, los inhibidores del Grupo 3 introducen otra modulación inusual, con resultados L1 capturados en la FIGURA 5, que muestran las diversas capacidades de estos dispositivos.
Cuatro inhibidores en el Grupo 3 transmiten potencia en L1, L2 y bandas de frecuencia adicionales, normalmente utilizando una modulación de frecuencia de diente de sierra estándar. Sin embargo, como se ve en el gráfico superior de la figura, esta modulación parece estar distorsionada por saltos de frecuencia repentinos, lo que resulta en una modulación de frecuencia de tipo lineal. A pesar de su naturaleza irregular, esta forma de onda mantiene su eficacia de interferencia. Tres de los inhibidores parecían ser del mismo modelo, mientras que un cuarto difiería. La Fig. 5 representa una excepción, en la que se han observado tipos adicionales de distorsión debido a la modulación de frecuencia nominal de diente de sierra en algunos inhibidores. En aras de la brevedad, se ha omitido aquí el análisis de cada variación adicional. Para obtener más detalles, consulte el documento complementario de la conferencia de los autores que se enumera en la barra lateral de Lecturas adicionales.