Los informes sobre fallas en el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) comenzaron casi inmediatamente después de la masacre llevada a cabo por terroristas de Hamás en la Franja de Gaza el 7 de octubre. Una semana después, las FDI admitieron que se trataba de un movimiento militar intencional.
El 15 de octubre de 2023 el sitio web del periódico Ha’aretz informó que “Las Fuerzas de Defensa de Israel han aumentado la interferencia con los sistemas de navegación por satélite en la región en un intento de frustrar los ataques con drones y aviones no tripulados por parte de Hamás y Hezbolá”.
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Las FDI aumentaron la interferencia con los sistemas de navegación por satélite en un de frsutar los ataques con drones y aviones
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Aunque la mayoría de nosotros consideramos los servicios de navegación GPS como una parte integral de nuestras vidas y vemos con frustración cualquier interrupción en estos servicios, a ninguno de los expertos en el campo le sorprendió esta medida.
Entre los primeros en identificar esta interferencia estuvieron los investigadores del laboratorio de Tod Humphreys en la Universidad de Texas, que han estado monitoreando la interferencia del GPS en todo el mundo durante muchos años. Desde allí Informaron que desde que estalló la guerra el 7 de octubre, los aviones que volaban sobre el Mar Mediterráneo cerca de Israel han desaparecido del mapa durante varios segundos varias veces. Afirman que esto proporciona evidencia clara de importantes acciones premeditadas llevadas a cabo en esta región para alterar los sistemas de navegación por satélite.
Este mismo grupo de investigación ha informado que la Fuerza Aérea de Israel tiene un potente bloqueador de GPS que ha afectado cada vez más a las señales de navegación durante el año pasado. También han advertido que su uso puede afectar no sólo a la industria de la aviación civil sino también a otros sectores que dependen de las señales GPS. Según sus estimaciones, la fuente de la interferencia se encuentra en una unidad de control aéreo de la Fuerza Aérea, situada en el monte Meron, la montaña más alta de Galilea.
Sistema de Posicionamiento Global
El Sistema de Posicionamiento Global, o GPS para abreviar, fue desarrollado para el ejército estadounidense en los años 1970, bajo el nombre de NavStar GPS. En la década de 1980. El gobierno de Estados Unidos abrió el sistema a un uso civil limitado, pero no fue hasta la década de 2000 que se eliminaron todas las restricciones, permitiendo al público pleno acceso a las señales transmitidas por los satélites de navegación. Hoy en día, casi todos usamos señales de GPS de una forma u otra: en teléfonos inteligentes, computadoras, automóviles y más.
Un vídeo informativo de la Fuerza Aérea de EE. UU. de los primeros días del GPS:
(El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un sistema de navegación global por satélite basado en el espacio de los Estados Unidos. Proporciona servicios fiables de posicionamiento, navegación y temporización a usuarios de todo el mundo de forma continua y en cualquier condición meteorológica, de día y de noche)
Actualmente el sistema se basa en señales de radio transmitidas por 31 satélites de navegación que orbitan a una altura de unos 20.000 kilómetros sobre la superficie terrestre, completando dos órbitas alrededor de nuestro planeta cada 24 horas. Cuando estas señales llegan a nuestros receptores GPS, los dispositivos procesan su información y la utilizan para estimar nuestra ubicación.
Para ello, cada navegador necesita identificar las señales procedentes de al menos cuatro satélites. Cada satélite registra la hora exacta en que envió la señal y su ubicación exacta a lo largo de su ruta orbital cuando transmitió la señal. A esta ecuación, el receptor suma el tiempo en que recibió la señal y la velocidad de las ondas de radio, deduciendo de ello la distancia a cada uno de los satélites.
Así, combinando la información sobre las diferencias horarias y de ubicación, a partir de las señales transmitidas desde los cuatro satélites, el receptor puede calcular su posición exacta en el espacio. Un dispositivo de navegación con acceso a una red de mapas puede mostrar nuestra ubicación precisa en un mapa y planificar una ruta hacia nuestro destino deseado.
Todos los satélites de la red GPS están coordinados entre sí. Por el contrario, los receptores de señales, concretamente nosotros, utilizamos equipos baratos y poco fiables. Por lo tanto, se requieren complejos cálculos adicionales para sincronizar el reloj del receptor con los relojes atómicos de alta precisión de los satélites, que tienen una desviación máxima de sólo 40 nanosegundos (milmillonésimas de segundo).
Cada satélite transmite un código binario en varias frecuencias diferentes, algunas de las cuales están destinadas únicamente a uso militar. Actualmente, individuos, ejércitos, empresas y agencias gubernamentales de todo el mundo utilizan miles de millones de receptores GPS. Hoy en día, estos receptores se encuentran en casi todas partes: en los teléfonos inteligentes, por supuesto, pero también en aviones, autobuses, barcos, misiles de crucero, drones y muchos otros dispositivos.
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Hoy en día, casi todos usamos señales de GPS de una forma u otra: en teléfonos inteligentes, computadoras y automóviles .
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El GPS no es el único sistema de navegación por satélite activo en el mundo actualmente; su competidor más fuerte en el mercado civil es el sistema Galileo de la Unión Europea. Otros cuatro países operan sistemas similares que no son accesibles al público. Estos incluyen el IRNSS de la India, el GLONASS de Rusia, el BeiDou de China y el QZSS de Japón.
Caravanas fantasma
No es particularmente difícil hackear el sistema de navegación del que tanto dependemos. Para ello ni siquiera se necesitan sistemas militares sofisticados. En la última década, ha habido numerosos casos en los que aviones civiles perdieron las señales de GPS justo antes del aterrizaje y sus pilotos se vieron obligados a aterrizar sin la ayuda del sistema de navegación por satélite.
No es particularmente difícil hackear el sistema de navegación del que tanto dependemos
Los expertos en seguridad e ingenieros aeronáuticos que investigaron estos eventos afirman que al menos algunos de ellos probablemente se debieron a interferencias maliciosas. Las interrupciones significativas de las señales GPS pueden paralizar una variedad de sectores, incluidos los bancos, las bolsas de valores, los servicios de transporte, los proveedores de electricidad y más. Del mismo modo, la interferencia intencional con las señales de GPS también puede proporcionar una ventaja operativa significativa en tiempos de guerra.
La interferencia intencional con las señales de GPS también puede proporcionar una ventaja operativa significativa en tiempos de guerra
Las señales de radio transmitidas por los satélites deben recorrer aproximadamente 20.000 kilómetros antes de llegar a nuestros receptores, lo que los vuelve débiles y susceptibles. Con los conocimientos adecuados y el equipo adecuado, interferir con estas señales es bastante fácil.
Una forma de interferir con las señales de GPS es falsificar las señales de radio, una acción conocida como "spoofing". Cada satélite GPS transmite un código de identificación único. Un hacker experto puede replicar los códigos de los satélites que se reciben en sus proximidades y producir señales similares desde su propio transmisor.
Inicialmente, el software de suplantación de identidad que produce la frecuencia falsa debe sincronizarse con precisión con los datos transmitidos por el satélite, replicando la velocidad de la frecuencia y la forma de onda. Si la información no coincide con la original, los sistemas de control de navegación bloquearán rápidamente la información extraña.
Ahora el hacker puede aumentar gradualmente la intensidad de las señales que está transmitiendo, hasta que el navegador las fije y éstas reemplacen la señal original, más débil, proveniente del satélite. A partir de este punto, el hacker puede alterar gradualmente la señal, proporcionando a los navegantes cercanos información incorrecta sobre la ubicación del satélite, la velocidad de las ondas de radio o su tiempo de transmisión.
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Actualmente el sistema se basa en señales de radio transmitidas por 31 satélites de navegación que orbitan a una altura de unos 20.000 kilómetros sobre la superficie terrestre
(Space X)
Las señales falsas pueden utilizarse para una amplia gama de acciones engañosas a escalas significativas. Por ejemplo, un país puede utilizarlos para engañar a un estado enemigo que sigue los movimientos de sus tropas
Las señales falsas pueden utilizarse para una amplia gama de acciones engañosas a escalas significativas. Por ejemplo, un país puede utilizarlos para engañar a un estado enemigo que sigue los movimientos de sus tropas. De este modo es posible, entre otras cosas, crear la ilusión de un convoy fantasma de fuerzas militares que en realidad no existe, mediante la interferencia intencionada con las señales del GPS.
Otra forma de interferir con el sistema es bloquear las señales del GPS, acción conocida como interferencia de señal. Dado que las señales de los satélites viajan una gran distancia y se debilitan en el camino, es posible utilizar transmisores terrestres que emitan potentes señales codificadas en la misma frecuencia. Esto puede producir ruidos de radio engañosos, lo que dificulta a los navegantes detectar las señales de los satélites.
A diferencia de las señales falsas, las señales de bloqueo no tienen por qué ser sofisticadas, sino más bien potentes y numerosas y, por supuesto, deben transmitirse en la región designada para interferir con la recepción GPS. Los potentes transmisores de radio pueden perturbar las señales a varios kilómetros de distancia.
¿De dónde viene el ruido?
En abril de 2023, Humphreys y su colega, Zachary Clements, en colaboración con Patrick Ellis de Spire Global, que opera un gran conjunto de satélites de órbita baja, publicaron un estudio de investigación sobre la interferencia del GPS. Demostraron que es posible detectar las fuentes de fuertes centros de interferencia GPS utilizando datos recibidos de satélites.
Los satélites de órbita baja, de hasta 2.000 kilómetros, tienen varias ventajas importantes. En primer lugar, son muy rápidos y suelen completar una órbita alrededor de la Tierra en sólo 90 minutos. De esta forma, pueden recopilar una gran cantidad de información en poco tiempo. Además, debido a su relativa proximidad a la superficie, pueden recibir fácilmente tanto las señales GPS provenientes de los satélites de navegación que orbitan sobre ellos como señales similares provenientes de transmisores en la superficie de la Tierra. De este modo, pueden detectar señales inusuales desde abajo que sugieren un intento de falsificar las señales del GPS o interferir con su recepción.
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Para detectar los centros de interferencia GPS activos, los investigadores utilizaron dos métodos: la lectura directa de las señales recibidas por los satélites y la interpretación indirecta de la fuente de la señal mediante el efecto Doppler
(Shutterstock)
Para detectar los centros de interferencia GPS activos, los investigadores utilizaron dos métodos: la lectura directa de las señales recibidas por los satélites y la interpretación indirecta de la fuente de la señal mediante el efecto Doppler. Este último método se basa en que las ondas, como las de radio, se comprimen cuando se acercan a un objeto, o cuando un objeto se acerca a ellas, de modo que su frecuencia aumenta, y se propagan al alejarse de él, de modo que su frecuencia disminuye.
En lo que respecta a las ondas sonoras, por ejemplo, el efecto Doppler se nota fácilmente cuando pasa una ambulancia: cuando se acerca, se oye su sirena con un tono alto, y en cuanto pasa y comienza a alejarse, la frecuencia de la sonido escuchamos cambios y escuchamos un tono más bajo.
Un satélite en órbita baja puede detectar el cambio que se produce en la frecuencia de las ondas de radio que interfieren con el GPS en el momento en que recibe las señales engañosas que se encuentran debajo. Por tanto, una medición precisa de los cambios en la frecuencia de las ondas debería permitir la detección de la fuente de transmisión.
En la práctica, resultó que el examen directo de las señales proporcionaba datos más precisos e inequívocos que los obtenidos mediante mediciones del efecto Doppler. Basándose en esto, los investigadores identificaron, entre otras cosas, un centro de interferencia israelí que se estima está ubicado en el monte Meron en Galilea. También se identificaron otros centros de interferencia en Ucrania, Siria, Turquía e Irak.
Además de las ventajas militares inherentes a su capacidad para engañar al enemigo o afectar su capacidad para operar municiones guiadas, la interferencia del GPS también puede afectar las actividades civiles rutinarias. El año pasado, los agricultores israelíes ya expresaron quejas sobre los daños que estas interferencias causaron al funcionamiento de sus sistemas de riego precisos basados en GPS. Operadores profesionales de drones han expresado quejas similares, y parece que la interferencia también afecta el movimiento de aviones civiles en las cercanías de Israel.
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La interferencia del GPS también puede afectar las actividades civiles rutinarias
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A pesar de la relativa facilidad de interrumpir las señales de GPS, existen numerosas formas de contrarrestar dichas interferencias. Varias empresas y agencias gubernamentales ya están utilizando tecnologías diseñadas para filtrar esas señales falsas, y actualmente se están desarrollando más tecnologías.
Existen muchas estrategias para monitorear señales y prevenir interrupciones. Los ejércitos, por ejemplo, utilizan señales de GPS cifradas, lo que reduce el riesgo de que una parte hostil falsifique sus señales de GPS. Algunos navegantes también utilizan sistemas de navegación por satélite alternativos, como Galileo, que les permite cruzar señales de varias fuentes. En lugares sensibles y zonas de alta seguridad, es posible instalar una red de antenas que puedan recibir las ondas de radio y analizar su fuente, para detectar señales no autorizadas y filtrarlas.
Cada vez más países utilizan sus propios sistemas de navegación terrestre como alternativa y respaldo al GPS satelital. Estos sistemas se basan en un conjunto de antenas y estaciones repetidoras terrestres que transmiten fuertes ondas de radio a bajas frecuencias que son difíciles de bloquear o falsificar. En caso de un ataque extenso a las señales de GPS, la referencia cruzada de información de varias antenas permite que estos mismos dispositivos de navegación personalizados detecten su ubicación precisa, de manera similar a los sistemas basados en satélites.
Tecnologías de navegación futuristas
En marzo de 2021 se inauguró en Israel un nuevo centro de investigación de tecnologías avanzadas de navegación; establecido por la Dirección de Investigación y Desarrollo de Defensa del Ministerio de Defensa (DDR&D) en colaboración con Israel Aerospace Industries. Su principal objetivo es desarrollar un sistema de navegación no basado en GPS.
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En 2021 se inauguró en Israel un nuevo centro de investigación de tecnologías que tiene como objetivo desarrollar un sistema de navegación no basado en GPS
(Google)
El anuncio oficial sobre el proyecto destacó su intención de desarrollar “índices inerciales precisos”, es decir, un sistema que mida, en tres ejes, la aceleración del cuerpo sobre el que está instalado y la tasa de cambio de su dirección de inclinación. en relación con esos ejes.
Así, si conocemos la ubicación inicial, velocidad y dirección del cuerpo, podemos estimar con precisión su ubicación, velocidad y dirección de movimiento en cualquier momento dado. Este cálculo también puede incluir medidas de índices adicionales, como el campo magnético que actúa de manera similar a una brújula para detectar la dirección, o la presión del aire que puede facilitar la determinación de la altitud. Estos sistemas ya se utilizan en barcos, aviones, submarinos y naves espaciales; el objetivo es perfeccionarlos aún más.
Poco tiempo después, en octubre de 2021, Israel Aerospace Industries anunció que el sistema ADA, que desarrolló para bloquear señales GPS falsas, “se había integrado en sistemas avanzados de la Fuerza Aérea de Israel, incluidos aviones F-16 y otros aviones”, y demostró sus capacidades durante la operación “Guardián de los Muros”. El sistema se basa en una antena multicanal que puede filtrar señales provenientes de direcciones no deseadas (por ejemplo, transmisores terrestres) sin interrumpir la continuidad de las señales originales.
Estos son solo algunos ejemplos. Las tecnologías para interferir con las señales de navegación por satélite y bloquear esta interferencia seguirán desarrollándose, mientras que nuestra dependencia de los sistemas GPS, que ahora están integrados en casi todas las facetas de nuestras vidas, seguramente seguirá creciendo.
Mientras Israel siga interfiriendo con estas señales con fines de defensa en el entorno hostil en el que se encuentra, también habrá una creciente necesidad de que los sectores civiles de Israel busquen medios tecnológicos que les permitan minimizar estas interferencias tanto como sea posible. .
Contenido distribuido por el Instituto Davidson de Ciencias .
