El Centro Aeroespacial Alemán, DLR, ha desarrollado un prototipo de receptor GNSS resistente a interferencias, diseñado para mantener disponibles los servicios de posicionamiento y sincronización cuando las señales de navegación por satélite se ven afectadas por jamming, spoofing u otras interferencias de radiofrecuencia.
Conocido como GALANT, el sistema fue desarrollado por el Instituto de Comunicaciones y Navegación del DLR y utiliza una matriz adaptativa de antenas de múltiples elementos en lugar de depender de una antena GNSS convencional de un solo elemento. Su capacidad clave es el filtrado espacial: el receptor puede modificar electrónicamente su patrón de recepción para reforzar las señales útiles de los satélites y, al mismo tiempo, crear profundos nulos de recepción en la dirección de los transmisores interferentes.
La tecnología es especialmente relevante para la navegación marítima, donde GPS, Galileo y otras constelaciones GNSS proporcionan posicionamiento y sincronización para la navegación de buques, la gestión del tráfico y las operaciones portuarias. En estos entornos, incluso una interferencia relativamente localizada puede tener consecuencias operativas importantes, ya que las señales GNSS que llegan a la Tierra son inherentemente débiles en comparación con las transmisiones de radio terrestres cercanas.
Matriz adaptativa de antenas GNSS
GALANT combate las interferencias antes de que el posicionamiento GNSS convencional se convierta en el principal problema.
En lugar de tratar todas las señales que llegan a la antena como igualmente útiles, una matriz de antenas proporciona al receptor información espacial. Al comparar la fase y la amplitud de las señales recibidas por varios elementos de antena, el sistema de procesamiento puede estimar desde qué dirección llegan las señales y modificar dinámicamente el patrón combinado de recepción.
Cuando se detecta una fuente de interferencia, GALANT puede crear un nulo en esa dirección y conservar al mismo tiempo la recepción de los satélites GNSS situados en otras zonas del cielo. Según DLR, este enfoque reduce significativamente el impacto tanto del jamming como del spoofing sobre la disponibilidad del posicionamiento y la sincronización.
Esta es una diferencia importante frente a los sistemas de detección de interferencias basados únicamente en software. Detectar que una señal GNSS es sospechosa resulta útil, pero un receptor espacialmente adaptativo también puede suprimir físicamente la energía que llega desde la dirección de la fuente interferente.
El concepto está estrechamente relacionado con la tecnología Controlled Reception Pattern Antenna, o CRPA, utilizada desde hace tiempo en sistemas de navegación resilientes y que ahora está comenzando a trasladarse también a aplicaciones civiles y de infraestructuras críticas.
Defensa contra jamming y spoofing
El jamming y el spoofing requieren estrategias de defensa diferentes.
Un jammer normalmente intenta superar las señales extremadamente débiles de los satélites utilizando energía de radiofrecuencia mucho más potente. El nulling espacial puede reducir esa energía antes de que llegue a dominar la cadena de procesamiento GNSS.
El spoofing es más complejo porque la señal no deseada está diseñada para parecer una transmisión legítima de un satélite. Una matriz de antenas añade una capa adicional de información que un receptor convencional no posee: la dirección de llegada.
Las señales procedentes de satélites GNSS reales deberían llegar desde diferentes posiciones del cielo. Un transmisor terrestre de spoofing que intente imitar varios satélites puede provocar, en cambio, que múltiples señales aparentemente independientes lleguen desde una misma dirección física.
GALANT puede utilizar su matriz de antenas no solo para suprimir interferencias, sino también para estimar la dirección desde la que llegan las señales interferentes. DLR señala que esta capacidad puede ayudar a localizar las fuentes de interferencia y facilitar contramedidas más específicas por parte de las autoridades responsables de la gestión del tráfico.
DLR lleva años investigando la detección de interferencias GNSS mediante matrices de antenas. Sus investigadores publicaron ya en 2017 trabajos sobre detección y caracterización de interferencias mediante matrices conformales de antenas GNSS en entornos marítimos, mientras que investigaciones más recientes han analizado métodos de calibración para matrices utilizadas en el procesamiento espacial de señales GNSS.
GALANT alcanza TRL 4-5
Según DLR, varias versiones del receptor GALANT han alcanzado un nivel de madurez tecnológica, Technology Readiness Level, de entre 4 y 5.
Esto sitúa la tecnología más allá de un simple concepto teórico o de laboratorio. TRL 4 suele corresponder a la validación de componentes o sistemas en un entorno de laboratorio, mientras que TRL 5 implica avanzar hacia la validación en un entorno relevante.
DLR indica que existen varias versiones del receptor y distintos diseños de matrices de antenas desarrollados internamente para validar la tecnología en condiciones reales. El instituto también ha creado matrices con diferentes niveles de miniaturización, un aspecto importante si la protección basada en CRPA termina trasladándose desde instalaciones especializadas hacia buques comerciales, plataformas autónomas y otras aplicaciones con limitaciones de espacio.
CRPA-Guard avanza hacia la comercialización
Uno de los aspectos más relevantes del programa GALANT es que la investigación ya está avanzando hacia un producto comercial.
DLR señala que una de las configuraciones de GALANT funciona de manera similar a un front-end CRPA capaz de sustituir una antena GNSS convencional y seguir trabajando con un receptor GNSS existente de una sola antena. Esta versión está siendo comercializada por la empresa alemana especializada en PNT Lange-Electronic GmbH.
Lange-Electronic está desarrollando la tecnología bajo el nombre CRPA-Guard, un sistema compacto que combina una matriz de antenas CRPA de cuatro canales con un receptor GNSS integrado compatible con RTK. El sistema realiza procesamiento en los dominios espacial, temporal y de frecuencia para detectar y suprimir señales de jamming y spoofing en tiempo real.
Las especificaciones publicadas por la empresa indican que CRPA-Guard utiliza conformación adaptativa digital del patrón de antena, beamforming y nulling, y está diseñado para suprimir hasta tres fuentes de interferencia simultáneas. También incorpora detección de jamming y spoofing, determinación de dirección, análisis multicorrelador y monitorización de amenazas.
El receptor integrado añade capacidad de posicionamiento RTK, mientras que la salida GNSS protegida permite potencialmente instalar el dispositivo delante de los equipos de navegación existentes, sin necesidad de sustituir todo el sistema de posicionamiento situado aguas abajo.
Lange-Electronic ha indicado que la tecnología está avanzando desde TRL 4-5 hacia TRL 6-7 mediante nuevas fases de desarrollo y demostraciones en entornos operativos relevantes. La empresa espera disponer de los primeros prototipos funcionales de CRPA-Guard durante 2026.
Por qué GALANT es importante
La parte más interesante de GALANT no es simplemente que pueda detectar interferencias GNSS. Cada vez existen más sistemas de monitorización capaces de identificar condiciones anómalas de radiofrecuencia.
Su propuesta más sólida es que la propia antena pasa a formar parte de la arquitectura de seguridad de navegación.
Un receptor GNSS convencional dispone de relativamente poca información sobre el origen espacial de una interferencia. Una matriz adaptativa añade otra dimensión, permitiendo separar las señales en función de su dirección de llegada, en lugar de depender únicamente de la intensidad de señal, las características de correlación o la coherencia de los mensajes de navegación.
Esto hace que la tecnología sea especialmente relevante a medida que la resiliencia GNSS deja de ser una preocupación exclusiva de aplicaciones militares y se extiende al transporte comercial, los puertos, las telecomunicaciones, los sistemas autónomos y otras infraestructuras que dependen de un posicionamiento o una sincronización precisos.
También existe una ventaja práctica en la arquitectura front-end desarrollada a partir de GALANT. Obligar a un operador a sustituir una instalación completa de navegación haría que la adopción de soluciones PNT resilientes fuera costosa y lenta. Una unidad CRPA capaz de funcionar como sustituto protegido de una antena convencional podría ofrecer una vía de modernización mucho más realista para las infraestructuras GNSS existentes.
El principal reto pendiente será demostrar que las matrices adaptativas miniaturizadas pueden ofrecer una protección estable en las complejas condiciones de radiofrecuencia de las instalaciones reales, donde las reflexiones, las estructuras de los buques, múltiples interferencias y una geometría cambiante de los satélites complican el beamforming ideal.
Por eso, el paso desde TRL 4-5 hacia demostraciones operativas tiene más importancia que cualquier nuevo resultado de laboratorio. Si la tecnología consigue mantener el seguimiento de satélites y el posicionamiento de clase RTK bajo interferencias reales, al mismo tiempo que conserva la compatibilidad con receptores existentes, podría convertir la tecnología CRPA de una solución especializada de resiliencia en una actualización práctica para usuarios civiles de GNSS.
Acerca de DLR
El Centro Aeroespacial Alemán, DLR, es el centro nacional de investigación de Alemania en los campos de la aeronáutica, el espacio, la energía, el transporte, la seguridad y la defensa. La organización emplea actualmente a unas 12.000 personas de aproximadamente 100 nacionalidades.
GALANT fue desarrollado por el Instituto de Comunicaciones y Navegación del DLR, que realiza investigaciones sobre transmisión de radio, navegación, posicionamiento, sistemas autónomos y ciberseguridad aplicada a sistemas de radiocomunicación. El instituto cuenta actualmente con alrededor de 255 empleados, incluidos aproximadamente 190 científicos, distribuidos entre sus centros de investigación.
Su actividad se organiza en cinco departamentos especializados: Navegación, Sistemas Náuticos, Redes de Satélites, Enlaces Ópticos por Satélite y Sistemas de Comunicaciones, con aplicaciones en exploración espacial, aviación, transporte, seguridad civil y economía digital.
Fuente: www.dlr.de
