En Profundidad - Navegación en condiciones de denegación de señal GNSS

BOLETIN OBSERVACION TECNOLOGICA DEFENSA 39

En Profundidad Navegación en condiciones de denegación de señal GNSS Pedro Carda Barrio, OT OPTR, Colaboración: Nuria Barrio, OT TICS y Yolanda Benzi, OT ELEC Palabras clave: Sistemas de Navegación, GNSS (Global Navigation Satellite Systems), INS (Inertial Navigation System), GPS, GALILEO, RPA (Aviones No tripulados), Sensores SAR, ISTAR, jamming/spoofing, Sensores LIDAR, Navegación basada en características, Navegación basada en imagen modelo por correspondencia, Navegación geomorfométrica, Navegación celestial Metas Tecnológicas relacionadas: MT 3.6.3. En 2012, el INTA (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial) detectó la necesidad de realizar una pros-pección tecnológica en materia de “Navegación en condiciones de de-negación de señal GNSS”, principal-mente aplicada a vehículos aéreos no tripulados. El INTA expuso este tema al SOPT (Sistema de Observación y Prospectiva Tecnológica) de la Sub-dirección de Tecnología e Innovación, y se tomó la decisión de realizar un sondeo en nuestras Fuerzas Armadas con el fin de conocer los problemas experimentados en los sistemas de navegación de los RPA (Remoted Pi-loted Aircraft) que operan. La proble-mática viene derivada de posibles fa-llos en la recepción de la señal GNSS de los sistemas de Navegación, Guia-do y Control a bordo de los mismos. Los resultados del sondeo reforzaron la conveniencia de la realización de un estudio de vigilancia tecnológica con el objetivo último de identificar los aspectos tecnológicos necesarios para encontrar posibles soluciones al problema. El trabajo se desarrolló en colaboración conjunta del INTA y el SOPT y fue finalizado en abril de 2013. Problemática La navegación mediante GNSS/ INS (Global Navigation Satellite Sys-tems/ Inertial Navigation System) comprende un largo proceso de flujo de información en el que están involucradas la adquisición, sincro-nización, procesado, integración y transformación de los datos adqui-ridos por ambos subsistemas en pa-rámetros de navegación. En este sentido, la incorporación en los años 80 del sistema de posicio-namiento global GPS (Global Posi-tionning System) en los procesos de navegación supuso una importante mejora. Se ha mostrado como un sis-tema eficaz y compatible que propor-ciona de manera precisa y directa la posición de las trayectorias en plata-formas aéreas. No obstante, hoy en día y en un futuro próximo, la navegación basada en los actuales sistemas inerciales combi-nados con GNSS puede ser objeto de interferencias, engaño, o denegación intencionada en caso de que estos sistemas sean ajenos a nuestro con-trol, como sucede con el actual GPS. Se plantea por tanto la conveniencia de explorar nuevas técnicas que ha-biliten la navegación segura de aero-naves, especialmente en los RPA. En este sentido, el estudio se centra tanto en sistemas pasivos que puedan ayu-dar a la función esencial de navegación cuando los métodos actuales pueden ser objeto de intrusión ó perturbación no intencionada, como en sistemas activos, por ejemplo el Radar de Aper-tura Sintética (SAR), o incluso sensores principales de misión (típicamente IS-TAR) para una dedicación parcial a la navegación bajo situaciones de pertur-bación transitoria de señal GNSS. Por tanto, la navegación basada en imagen puede resultar una solución alternativa que evite estos graves efectos y que contribuya a aumen-tar la seguridad de la navegación y el cumplimiento de las misiones, apo-yándose en sensores que comple-menten a los sistemas inerciales. Escenarios Dentro del contexto del estudio de vigilancia tecnológica, se realizó un cuestionario con el fin de conocer las necesidades operativas de los tres Ejércitos en materia de sistemas alter-nativos de navegación al GNSS/INS. De acuerdo a los resultados, se obtu-vieron las siguientes conclusiones: Fig. 1. LIDAR scanner 2D. (Fuente: RIELG). Escenarios con RPA Dentro de los escenarios en los que intervienen los vehículos aéreos no tripulados, se identificaron situacio-nes en las que la pérdida de señal GNSS pudiera interferir en el cumpli-miento de la misión, por su alto grado de criticidad en la misma: •  En el momento del despegue, la aproximación y el aterrizaje automá-tico del RPA, es clave disponer de un sistema de posicionamiento/ navega-ción fiable para la consecución de la operación. •  El lanzamiento y guiado de arma-mento lanzado desde el propio RPA, crítico para alcanzar la superioridad en el enfrentamiento. •  En el área de capacidad ISTAR, concretamente en el momento de la adquisición de datos de los sensores, durante la fase de Misión, es impres-cindible disponer de las coordenadas de posicionamiento para realizar ex-plotación de datos, análisis de la infor-mación y producción de inteligencia. •  En zonas de operación, en el mo-mento de vuelos bajos, la señal reci-bida de GNSS es susceptible de ser fácilmente perturbada y/o interferida (jamming/spoofing). Otros escenarios no RPA Así mismo se ha realizado el mismo análisis que en el apartado anterior, pero para escenarios en los que no intervienen RPA. Al igual que ocurría con los anteriores escenarios, se ha podido comprobar que para plataformas aéreas tripula-das (tanto ala fija, como rotatoria), es imprescindible disponer de un sistema de posicionamiento preciso, durante las fases de despegue, vuelo a baja cota y aterrizaje para la consecución Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 39. Segundo trimestre 2013 17


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