En esta ocasión, entrevistamos al Dr. Mario Paniccia, de ANELLO Photonics. Esta compañía aborda desafíos con sistemas de navegación inercial de próxima generación diseñados específicamente para operaciones independientes del GPS en aplicaciones de defensa. Sus sensores fotónicos de silicio brindan una precisión y fiabilidad incomparables en condiciones adversas y sin señal, lo que permite que los sistemas autónomos militares funcionen con absoluta confianza en los entornos más complejos.
¿Qué riesgos específicos se asocian con confiar en el GPS en los sistemas autónomos militares actuales?
[MP] Depender únicamente del GPS en los sistemas autónomos militares actuales plantea varios riesgos críticos. Las señales GPS son vulnerables a interferencias, suplantación de identidad y negación, ya sea a través de interferencias hostiles u obstrucciones ambientales.
Todo esto puede conducir a la pérdida de navegación, al fracaso de la misión o incluso al compromiso de los activos. En entornos disputados o denegados por GPS, esta dependencia limita la efectividad operativa y pone en riesgo tanto el equipo como el personal.
Es por eso que las soluciones de navegación alternativas y resistentes, como los sistemas inerciales que pueden operar en entornos sin GPS o falsificados, son cada vez más vitales en el entorno actual.
¿Cuáles son los escenarios más comunes en los que las señales GPS se degradan, se atascan o se niegan por completo?
[Mario Paniccia] En entornos militares, las señales GPS a menudo se degradan, se atascan o se niegan debido a acciones deliberadas del adversario. Los escenarios más comunes incluyen:
Guerra electrónica e interferencia: Los adversarios emplean con frecuencia dispositivos de interferencia de GPS para interrumpir los sistemas de navegación y orientación. Estos dispositivos emiten fuertes señales de RF en las frecuencias GPS, dominando efectivamente las débiles señales satelitales y causando denegación de servicio dentro de la zona de interferencia.
Ataques de suplantación de identidad: Los oponentes sofisticados utilizan la suplantación de GPS para enviar datos de posicionamiento falsos, engañando a las unidades y sistemas militares sobre su verdadera ubicación o momento, lo que, por supuesto, puede comprometer la efectividad de la misión.
Obstrucción de la señal en terrenos complejos: Las operaciones militares a menudo ocurren en entornos desafiantes como áreas urbanas densas, regiones montañosas o bosques densos, donde el terreno natural bloquea o refleja las señales del GPS, lo que lleva a la degradación de la señal o la pérdida intermitente del GPS.
Entornos operativos con visibilidad satelital restringida: Dentro de edificios o, por supuesto, instalaciones subterráneas, túneles o búnkeres niegan naturalmente las señales GPS, lo que obliga a depender de métodos de navegación alternativos como los sistemas inerciales.
Condiciones atmosféricas adversas: La intensa actividad solar y las perturbaciones ionosféricas pueden degradar la calidad de la señal GPS, lo que afecta la precisión, especialmente durante las operaciones y misiones de alta latitud o gran altitud.
Debido a que la denegación o degradación del GPS puede afectar gravemente los sistemas de comando, control y armas, las plataformas militares a menudo integran soluciones de navegación alternativas, como los sistemas de navegación inercial (INS) o las soluciones de fusión multisensor para mantener la capacidad operativa cuando el GPS está comprometido o no está disponible por completo.
¿Qué tecnologías alternativas permiten la navegación autónoma cuando el GPS no está disponible?
[Mario Paniccia] Cuando el GPS no está disponible o se niega en entornos militares, varias tecnologías alternativas utilizadas individualmente o en combinación permiten la navegación autónoma al proporcionar información precisa sobre el posicionamiento y la orientación. Estas tecnologías son:
Sistemas de navegación inercial (INS): Los INS utilizan acelerómetros y giroscopios para medir el movimiento y la orientación, lo que permite una navegación continua en tiempo real sin señales externas. Estos sistemas son autónomos y altamente confiables, pero dependiendo del rendimiento del giroscopio conduce a una deriva con el tiempo sin correcciones externas.
Fusión multisensor: La combinación de datos de INS, cámaras, LiDAR, radar, magnetómetros y fuentes de RF a través de algoritmos avanzados mejora la precisión y la robustez de la navegación autónoma bajo la denegación de GPS. Esta combinación puede actuar como los «ojos» para la navegación basada en la visión.
Navegación con referencia al terreno (TRN): TRN compara los datos de los sensores a bordo (como el altímetro de radar o LiDAR) con mapas de terreno precargados para estimar la posición y la ubicación. Este método es especialmente útil en terrenos montañosos o complejos donde las señales GPS son débiles o denegadas.
Odometría visual e infrarroja: Las plataformas autónomas equipadas con cámaras o sensores infrarrojos utilizan puntos de referencia visuales y seguimiento de características para estimar el movimiento y la posición en relación con el entorno.
Navegación basada en radiofrecuencia (RF): Técnicas como señales de oportunidad (por ejemplo, señales de comunicación celular, Wi-Fi o militar) o sistemas de navegación terrestre dedicados (por ejemplo, Loran-C, eLoran) pueden proporcionar información de posicionamiento en áreas sin GPS.
Sistemas de magnetómetro y brújula: Los sensores magnéticos ayudan a determinar el rumbo y la orientación, lo que puede ayudar a la navegación cuando se integra con otros datos del sensor.
Localización y mapeo simultáneos (SLAM): los algoritmos SLAM crean y actualizan mapas de entornos desconocidos mientras rastrean simultáneamente la posición del vehículo, útil en operaciones militares urbanas o en interiores.
En muchos casos, varias de estas tecnologías se utilizan juntas para proporcionar redundancia y resiliencia, lo que garantiza una capacidad de navegación continua en entornos GPS disputados o denegados críticos para la autonomía militar en tierra, aire y mar.
