Rilevamento nazionale delle interferenze GPS: un bisogno urgente di maggiore sicurezza

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L’aumento delle minacce al GPS sta raggiungendo livelli senza precedenti, con l’escalation dei conflitti globali che ne compromettono l’affidabilità. Vaste aree dell’Europa e del Medio Oriente stanno subendo il peso degli attacchi di interferenza, causando significativi disagi per i civili. Il Nord America sta assistendo a un aumento delle attività criminali, con i disturbatore sempre più utilizzati per il traffico di droga, i furti di camion merci e altro ancora. Negli ultimi anni, episodi sporadici di jamming e spoofing del GPS hanno causato il caos nei principali aeroporti americani. Alimentati da preoccupazioni sulla privacy e da teorie del complotto antigovernative, persino i comuni cittadini americani stanno acquistando disturbatore al dettaglio a basso costo. Per anni, gli analisti della sicurezza hanno lanciato l’allarme sui potenziali attacchi mirati al GPS che potrebbero paralizzare il sistema finanziario, la rete elettrica, i sistemi del traffico aereo e i servizi di emergenza. Mentre la necessità di sviluppare funzionalità di backup per il GPS sta diventando sempre più urgente, un’altra questione urgente richiede la nostra immediata attenzione.

Le capacità di navigazione satellitare degli Stati Uniti sono a rischio a causa dell’assenza di un sistema di rilevamento coordinato, in tempo reale e ad alta precisione di interferenze e falsificazioni GPS. Questa lacuna enorme nella nostra sicurezza nazionale espone le operazioni governative, commerciali e di emergenza a potenziali minacce all’interno dei nostri confini. È fondamentale implementare un sistema di rilevamento automatico in grado di individuare istantaneamente le interferenze GPS e di generare mappe accurate e in tempo reale delle aree interessate. Risolvendo questa grave lacuna, possiamo migliorare la resilienza e l’affidabilità dei nostri sistemi di navigazione satellitare, garantendo la sicurezza delle operazioni vitali in tutto il Paese.

Situazione attuale: un’indagine sulle circostanze attuali

Gli attuali metodi di rilevamento inefficaci e le mappe obsolete delle interruzioni pongono sfide significative, a causa della loro dipendenza da una raccolta dati limitata e da sistemi non più aggiornati. Ciò si traduce in diffuse lacune nella copertura, complicando l’efficacia delle risposte. Le interruzioni GPS tradizionali vengono attualmente monitorate attraverso una combinazione di piattaforme ad alta quota per il monitoraggio di aree estese, come l’Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) a 9.000 metri o più, sistemi satellitari e sensori terrestri concentrati su posizioni specifiche come aeroporti e basi militari. Tuttavia, questi approcci presentano limiti intrinseci. I sensori aeronautici, ad esempio, incontrano difficoltà nel rilevare jamming e spoofing che prendono di mira risorse terrestri o droni a bassa quota. Prove dirette indicano la presenza di jamming cinese intorno a Taiwan e nello Stretto di Taiwan.

La Cina impiega disturbatore a bassa angolazione e schermature del terreno, eludendo il rilevamento da parte delle app di gestione delle interruzioni basate su ADS-B. Questa sottile tattica di jamming spesso non viene rilevata. Allo stesso tempo, i sensori terrestri, con la loro portata limitata, offrono una copertura solo parziale a causa del loro limitato utilizzo. Di conseguenza, l’intera portata degli eventi rimane in gran parte oscurata, dipingendo un quadro incompleto della situazione attuale.

Dove sono i blackout?

L’efficacia delle attuali mappe di interruzione del sistema globale di navigazione satellitare (GNSS) è evidente, ma presentano dei limiti. Nonostante i coraggiosi sforzi per tracciare gli incidenti di interferenza, queste mappe sono limitate da dati insufficienti. Di conseguenza, non sono in grado di fornire dati di localizzazione altamente precisi e in tempo reale per gli eventi di interferenza GPS. Inoltre, non determinano l’intensità di jamming o spoofing né tracciano come tale intensità varia in base alla distanza fisica, all’altitudine e alle caratteristiche topografiche come colline, montagne, alberi ed edifici. Infine, la loro utilità è principalmente limitata alle immediate vicinanze di aeroporti e rotte di volo, con conseguenti significative lacune nella copertura in determinate aree geografiche.

Le interferenze GNSS possono essere ampiamente monitorate utilizzando mappe di interruzione, che offrono un’idea generale della posizione delle interruzioni. Tuttavia, queste mappe non hanno la precisione e la completezza richieste da velivoli militari, civili, navi o servizi di evacuazione medica, che dipendono da dati di localizzazione accurati per un coordinamento efficace.

Gli smartphone sono la risposta definitiva?

Algoritmi sofisticati, sfruttando i dati provenienti da più smartphone, sono in grado di individuare irregolarità del segnale, indicando attività di jamming o spoofing. Questo approccio innovativo evidenzia il potenziale degli smartphone come una vasta rete di sensori distribuita. Negli Stati Uniti, oltre 300 milioni di utenti di smartphone costituiscono un potente sistema di rilevamento. Supportato da anni di ricerca, il rilevamento crowdsourcing da smartphone delle interferenze GPS/GNSS si è rivelato una soluzione praticabile. Il National Space-based PNT Advisory Board promuove l’istituzione di un sistema nazionale di rilevamento e segnalazione delle interferenze dei navigatori satellitari, sottolineando l’uso della tecnologia wireless mobile come componente chiave.

Le reti di smartphone offrono una soluzione unica per avvisi tempestivi su minacce di jamming o spoofing. Analizzando spazialmente i segnali GNSS grezzi, queste reti possono localizzare le fonti di attacco, garantendo una protezione avanzata per la navigazione civile e le infrastrutture critiche. La loro natura estesa e distribuita risolve anche sfide chiave nel rilevamento delle interferenze: identificare gli emettitori e determinare l’area interessata. Questo approccio innovativo utilizza indicatori in tempo reale, rafforzando la resilienza contro le interruzioni delle applicazioni di misurazione del tempo e altro ancora.

Come monitorare gli emettitori di carbonio?

Individuare la fonte precisa degli attacchi da interferenza, nota come emettitore, è fondamentale per implementare contromisure rapide ed efficienti. Ciò include la disattivazione del disturbatore per ripristinare i servizi di navigazione. Individuare l’emettitore offre informazioni sull’epicentro dell’interferenza, sul suo potenziale impatto e sulle risorse più vulnerabili. Tuttavia, i sensori terrestri tradizionali spesso faticano a identificare con precisione questi emettitori. Un ostacolo principale risiede nell’uso di segnali a bassa potenza da parte dei disturbatore, che sono più difficili da rilevare a distanza e possono rimbalzare su diverse superfici come edifici, veicoli e fogliame. Inoltre, i disturbatore mobili cambiano costantemente posizione, aggiungendo un ulteriore livello di complessità al processo di tracciamento. I disturbatore avanzati impiegano anche tecniche di elusione del rilevamento, come antenne omnidirezionali e salto di frequenza, complicando le operazioni di triangolazione. L’integrazione di un sistema di rilevamento basato su smartphone rafforzerebbe significativamente la rete di sensori, aumentando le possibilità di tracciare con successo l’emettitore.

Ampie reti di dispositivi mobili consentono il monitoraggio in tempo reale della ionosfera, migliorando la precisione del posizionamento. Questo approccio innovativo utilizza una fitta griglia di punti di rilevamento per rilevare, confermare e centralizzare rapidamente e con precisione i dati di localizzazione del segnale in tempo reale. Anche se l’emettitore cambia posizione, questo sistema garantisce un tracciamento impeccabile. Sfruttando la potenza di queste reti, possiamo rivoluzionare il modo in cui monitoriamo e localizziamo i segnali, aprendo la strada a tecnologie di posizionamento più avanzate ed efficienti.

Come funzionano le aree di effetto?

Determinare l’area precisa di effetto dell’interferenza GPS rappresenta una sfida significativa per gli attuali metodi di rilevamento. Le variazioni nella potenza del segnale e la potenza complessiva degli attacchi di interferenza sono influenzate da molteplici fattori, tra cui la distanza geografica, la presenza di paesaggi naturali come colline e foreste, la densità urbana e altri elementi ambientali. Di conseguenza, l’impatto effettivo di un attacco può variare considerevolmente tra due luoghi, anche se relativamente vicini. Per affrontare questa complessità, una rete combinata di sensori ad alta quota e terrestri ad hoc offre una gamma più ampia di input, migliorando la nostra capacità di valutare e mitigare con precisione gli effetti dell’interferenza GPS. Anche l’altitudine di questi sensori gioca un ruolo cruciale nel migliorare le capacità di rilevamento.

Attraverso test sul campo con l’unità di innovazione militare ucraina, abbiamo scoperto notevoli variazioni nella potenza del segnale di jamming e nell’impatto in base all’altitudine. Mentre i bersagli “a cielo aperto” come gli aerei sono più vulnerabili alla potenza degli attacchi di jamming, droni e automobili a bassa quota potrebbero subire effetti ridotti. Per garantire avvisi efficaci e in tempo reale per gli utenti di navigatori satellitari nelle zone interessate, l’identificazione precisa dell’area di impatto è fondamentale. Gli smartphone si rivelano uno strumento prezioso in questo contesto. Implementando una rete di sensori mobili, possiamo migliorare la velocità e la precisione nella determinazione degli effetti diffusi dei segnali di jamming e spoofing. Questo risultato si ottiene valutando l’impatto sui singoli dispositivi e correlandolo con i relativi dati di localizzazione, offrendo così una soluzione rapida e accurata.

Dove dovremmo andare adesso?

Integrare gli sforzi di rilevamento delle interferenze GPS tra diverse agenzie come il Dipartimento della Difesa, il Dipartimento della Sicurezza Interna e la Federal Aviation Authority è fondamentale. Sfruttando satelliti commerciali, intelligenza artificiale e soprattutto telefoni cellulari, queste iniziative mirano a migliorare le capacità di rilevamento. I telefoni cellulari si distinguono per la loro ampia diffusione, il basso costo e la capacità di aumentare la ridondanza. Tuttavia, ciò di cui abbiamo bisogno in definitiva è un sistema unificato che riunisca queste tecnologie per il rilevamento in tempo reale. Attualmente stiamo testando nuove funzionalità basate su smartphone per il rilevamento e la localizzazione degli emettitori, aprendo la strada a una soluzione più completa.

Sean Gorman, CEO e co-fondatore di Zephr.xyz, è a capo dello sviluppo di soluzioni all’avanguardia basate sulla localizzazione. Al centro della loro innovazione c’è un sistema multilivello che integra dati satellitari, terrestri, mobili e aeronautici, offrendo un rilevamento e un tracciamento delle anomalie GNSS senza pari. Questo approccio completo garantisce una rapida identificazione e risposta a qualsiasi minaccia. In particolare, l’inclusione di un sistema di rilevamento dei telefoni cellulari offre un meccanismo di allerta precoce conveniente. I sensori dei telefoni inviano allarmi, seguiti rapidamente da conferme satellitari e di altri sistemi. Grazie alla creazione di una fitta rete di punti di rilevamento, miglioriamo significativamente le nostre capacità difensive e acceleriamo i tempi di risposta, aprendo la strada a un futuro più sicuro e protetto.

Esperto di scienza dei dati geospaziali e sicurezza nazionale, Gorman vanta oltre 20 anni di esperienza come ricercatore, imprenditore e accademico. Ha ricoperto ruoli di rilievo presso Maxar e iXOL e ha fondato Pixel8earth, GeoIQ e Timbr.io. In qualità di ex responsabile tecnico del team Map di Snap e Chief Strategist presso il DC Development Center di ESRI, la competenza di Gorman è ineguagliabile. Ha ricoperto il ruolo di esperto in materia per la DHS Critical Infrastructure Task Force e l’Homeland Security Advisory Council, ottenendo otto brevetti. Il vasto bagaglio di conoscenze di Gorman si estende al mondo accademico, dove è stato professore di ricerca presso la George Mason University.