AdiA?s al GPS: la nueva tecnologA�a de posicionamiento en la que ya trabaja EEUU

AdiA?s al GPS: la nueva tecnologA�a de posicionamiento en la que ya trabaja EEUU

Nacido hace 30 aA�os para uso militar, el GPS se hace mayor. EEUU ya trabaja en actualizarlos con tres nuevas tecnologA�as que prometen renovar por completo este sistema

Desde que entrA? en funcionamiento, hace apenas 30 aA�os, y sobre todo desde que se abriA? al uso civil pleno, el GPS (Global Positioning System) se ha convertido en una herramienta econA?mica de primer orden. SegA?n un estudio oficial de 2011, en aquel aA�o sA?lo en EEUU mA?s de 3,3 millones de empleos y 96.000 millones de dA?lares anuales de ingresos directos se podA�an atribuir al efecto de este sistema de posicionamiento y navegaciA?n, y desde entonces el uso no ha parado de crecer. El A?ltimo ejemplo: no hay mA?s que ver el A�xito del juego PokA�mon Go, que no existirA�a sin GPS.

DiseA�ado para el A?mbito militar, donde se ha convertido en imprescindible en mA?ltiples funciones, el GPS ha creado escuela y estimulado la apariciA?n y extensiA?n de sistemas anA?logos como el ruso GLONASS, el europeo Galileo, el chino BeiDou-2tf y el indio IRNSS. Pero los aA�os se notan, y la tecnologA�a se estA? quedando obsoleta. Hace falta un sustituto. Y el gobierno de EEUU ya trabaja en ello.

Como sabe cualquiera que haya usado el mA?vil (o cualquier otro navegador) para llegar a un sitio, el GPS puede ser un amigo caprichoso. El punto que nos representa puede aparecer en mitad de los edificios a un lado de la carretera que transitamos, o saltar bruscamente de un sitio a otro sin previo aviso modificando la ruta que estA?bamos siguiendo cuando ya es demasiado tarde. Dentro de los edificios habitualmente no funciona, e incluso en ciudades con bloques altos (caA�ones urbanos) o en valles profundos, simplemente nos deja tirados cuando mA?s lo necesitamos. Y si esto es un problema en el mundo civil, imagine en el militar. Que, al fin y al cabo, fue el que desarrollA? este sistema de localizaciA?n y navegaciA?n, para sus propios fines: guiar vehA�culos y municiA?n.

Los satA�lites GPS llevan a bordo un reloj atA?mico ultrapreciso y emiten cada 30 segundos un mensaje con la hora y posiciA?n exacta

Para una unidad militar perderse puede ser mucho mA?s que una molestia. Pero puede ser incluso peor: el GPS ya estA? integrado A�ntimamente en el modo mismo de hacer la guerra de las fuerzas armadas estadounidenses, como demuestra una somera comparaciA?n entre la Primera y la Segunda Guerra de Irak. En 1991 la inmensa mayorA�a de las bombas lanzadas contra las tropas de Sadam fueron de la variedad a�?tontaa��, aunque el puA�ado de armas a�?inteligentesa�� utilizadas coparan las imA?genes de televisiA?n y los comentarios. Sin embargo en 2003 la mayorA�a de las armas usaban sistemas de guiado, muchos de ellos basados en las seA�ales de la constelaciA?n GPS, para obtener niveles de precisiA?n en los ataques nunca antes imaginados. El mundo, y sobre todo los posibles adversarios futuros de EEUU, tomaron nota, y comenzaron a trabajar en sistemas para inutilizar o degradar esa ventaja. Y tambiA�n para copiarla.

24 satA�lites a 20.200 kilA?metros

El sistema GPS consiste en unas decenas de satA�lites (24, con algunos de reserva) que orbitan el planeta a 20.200 kilA?metros de distancia dando una vuelta cada casi 12 horas; sus planos orbitales estA?n inclinados 55 grados respecto al Ecuador. Esto asegura una cobertura global, aunque el nA?mero de satA�lites visible desde un punto concreto del planeta varA�a con el tiempo

Cada satA�lite lleva a bordo un reloj atA?mico ultrapreciso, y emite una seA�al portadora identificativa y cada 30 segundos un mensaje de apenas 1.500 bites que contiene la hora exacta y la posiciA?n del satA�lite en ese momento. El receptor de GPS identifica el satA�lite y determina cuA?nto tiempo ha tardado en llegar la seA�al hasta su posiciA?n: integrando las medidas de 4 satA�lites diferentes se puede calcular dA?nde estA? el receptor sobre la superficie terrestre (longitud, latitud y altitud) con una precisiA?n de hasta 15 metros.

En realidad los satA�lites emiten dos seA�ales diferentes, una de uso civil menos precisa (L1) y otra de uso militar que tiene mayor precisiA?n (L2). Ambas van encriptadas y los mensajes llevan cA?digos de identificaciA?n para prevenir errores. Los receptores son relativamente simples y econA?micos, y si se mantienen en operaciA?n de modo continuo pueden refinar la posiciA?n calculada y reducir el error de posiciA?n. Habitualmente los receptores civiles incluyen mapas sobre los que se proyecta la posiciA?n calculada; los receptores militares pueden ser utilizados como mapas o bien para guiar la caA�da de proyectiles, como las bombas de aviaciA?n de la familia JDAM.

AUTORPEPE CERVERAContacta al autor
@Retiario
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TECNOLOGA?A
TIEMPO DE LECTURA8 min
18.07.2016 a�� 05:00 H.
Desde que entrA? en funcionamiento, hace apenas 30 aA�os, y sobre todo desde que se abriA? al uso civil pleno, el GPS (Global Positioning System) se ha convertido en una herramienta econA?mica de primer orden. SegA?n un estudio oficial de 2011,A�en aquel aA�oA�sA?lo en EEUU mA?s de 3,3 millones de empleos y 96.000 millones de dA?lares anuales de ingresos directos se podA�an atribuir al efecto de este sistema de posicionamiento y navegaciA?n, y desde entonces el uso no ha parado de crecer. El A?ltimo ejemplo:A�no hay mA?s que ver el A�xito del juego PokA�mon Go, que no existirA�a sin GPS.

 
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DiseA�ado para el A?mbito militar, donde se ha convertido en imprescindible en mA?ltiples funciones, el GPS ha creado escuela y estimulado la apariciA?n y extensiA?n de sistemas anA?logos como el ruso GLONASS, el europeo Galileo, el chino BeiDou-2tf y el indio IRNSS. Pero los aA�os se notan, y la tecnologA�a se estA? quedando obsoleta. Hace falta un sustituto. Y elA�gobierno de EEUU ya trabaja en ello.

Como sabe cualquiera que haya usado el mA?vil (o cualquier otro navegador) para llegar a un sitio, el GPS puede ser un amigo caprichoso. El punto que nos representa puede aparecer en mitad de los edificios a un lado de la carretera que transitamos, o saltar bruscamente de un sitio a otro sin previo aviso modificando la ruta que estA?bamos siguiendo cuando ya es demasiado tarde. Dentro de los edificios habitualmente no funciona, e incluso en ciudades con bloques altos (caA�ones urbanos) o en valles profundos, simplemente nos deja tirados cuando mA?s lo necesitamos. Y si esto es un problema en el mundo civil, imagine en el militar. Que, al fin y al cabo, fue el que desarrollA? este sistema de localizaciA?n y navegaciA?n, para sus propios fines: guiar vehA�culos y municiA?n.

Los satA�lites GPS llevan a bordo un reloj atA?mico ultrapreciso y emiten cada 30 segundos un mensaje con la hora y posiciA?n exacta
Para una unidad militar perderse puede ser mucho mA?s que una molestia. Pero puede ser incluso peor: el GPS ya estA? integrado A�ntimamente en el modo mismo de hacer la guerra de las fuerzas armadas estadounidenses, como demuestra unasomera comparaciA?n entre la Primera y la Segunda Guerra de Irak. En 1991 la inmensa mayorA�a de las bombas lanzadas contra las tropas de Sadam fueron de la variedad a�?tontaa��, aunque el puA�ado de armas a�?inteligentesa�� utilizadas coparan las imA?genes de televisiA?n y los comentarios. Sin embargo en 2003 la mayorA�a de las armas usaban sistemas de guiado, muchos de ellos basados en las seA�ales de la constelaciA?n GPS, para obtener niveles de precisiA?n en los ataques nunca antes imaginados. El mundo, y sobre todo los posibles adversarios futuros de EEUU, tomaron nota, y comenzaron a trabajar en sistemas para inutilizar o degradar esa ventaja. Y tambiA�n para copiarla.

24 satA�lites a 20.200 kilA?metros
El sistema GPS consiste en unas decenas de satA�lites (24, con algunos de reserva) que orbitan el planeta a 20.200 kilA?metros de distancia dando una vuelta cada casi 12 horas; sus planos orbitales estA?n inclinados 55 grados respecto al Ecuador. Esto asegura una cobertura global, aunque el nA?mero de satA�lites visible desde un punto concreto del planeta varA�a con el tiempo.

SatA�lite GPS en A?rbita
Cada satA�lite lleva a bordo un reloj atA?mico ultrapreciso, y emite una seA�al portadora identificativa y cada 30 segundos un mensaje de apenas 1.500 bites que contieneA�la hora exacta y la posiciA?n del satA�lite en ese momento. El receptor de GPS identifica el satA�lite y determina cuA?nto tiempo ha tardado en llegar la seA�al hasta su posiciA?n: integrando las medidas de 4 satA�lites diferentes se puede calcular dA?nde estA? el receptor sobre la superficie terrestre (longitud, latitud y altitud) con una precisiA?n de hasta 15 metros.

En realidad los satA�lites emiten dos seA�ales diferentes, una de uso civil menos precisa (L1) y otra de uso militar que tiene mayor precisiA?n (L2). Ambas van encriptadas y los mensajes llevan cA?digos de identificaciA?n para prevenir errores. Los receptores son relativamente simples y econA?micos, y si se mantienen en operaciA?n de modo continuo pueden refinar la posiciA?n calculada y reducir el error de posiciA?n. Habitualmente los receptores civiles incluyen mapas sobre los que se proyecta la posiciA?n calculada; los receptores militares pueden ser utilizados como mapas o bien para guiar la caA�da de proyectiles, como las bombas de aviaciA?n de la familia JDAM.

Corea del Norte ha interferido varias veces en el sistema GPS de Corea del Sur, obligando a regresar a otros sistemas de modo puntual

El problema es que las seA�ales del GPS pueden ser interferidas, haciendo imposible que el receptor las escuche, o bien reemplazadas (‘spoofing’), sustituyA�ndolas por otras falsas. AdemA?s los elementos del sistema (satA�lites, estaciones de control de tierra y receptores) pueden ser sometidos a ataques de tipo cibernA�tico. Y no se trata de problemas imaginarios: potenciales enemigos de EEUU cuentan con equipos diseA�ados especA�ficamente para evitar el uso del GPS en una zona o para engaA�ar a sus usuarios. Esos equipos (como el ruso R-330ZH Zhitel) funcionan, y estA?n en el mercado internacional de armas al alcance de muchos paA�ses.

AsA�, por ejemplo, Corea del Norte ha realizado varios intentos desde 2010 de perturbar el sistema GPS en Corea del Sur mediante interferencia, que en alguna ocasiA?n ha obligado a vehA�culos civiles (barcos, aviones) a regresar a otros sistemas de navegaciA?n alternativos de modo puntual. SegA?n algunas alegaciones, IrA?n empleA? la tA�cnica del a�?spoofinga�� de seA�ales GPS (demostrada en una prueba de concepto por estudiantes estadounidenses en 2013) para capturar un aviA?n espA�a sin piloto RQ-170 Sentinel sobre su territorio en 2011, aunque fuentes estadounidenses negaron esta posibilidad aclarando que Sentinel usa un sistema de navegaciA?n mixto GPS-Inercial que le permite volar sin las seA�ales de los satA�lites de geolocalizaciA?n. Las estaciones de control desde tierra de la flota espacial tambiA�n han sido sometidas a ciberataques.

Tres nuevas tecnologA�as en una

De modo que la necesidad de reemplazar el sistema es imperiosa, desde hace tiempo. Y hay una iniciativa coordinada para mejorarlo mediante la incorporaciA?n de tres nuevos elementos, cada uno de ellos en una etapa clave del conjunto: el nuevo sistema de control GPS OCX, los satA�lites GPS III y los receptores MGUE (Military Gps User Equipment, equipo militar de usuario de GPS). El objetivo es aumentar la precisiA?n del sistema y al mismo tiempo hacerlo menos susceptible a ataques cibernA�ticos, interferencias y a�?spoofinga��, con una nueva encriptaciA?n de alto nivel para los usuarios militares (denominada M-code) y una resoluciA?n temporal aumentada para permitir su uso en el control del trA?fico aA�reo.

El programa GPS OCX pretende renovar toda la infraestructura en tierra de control del sistema para hacerlo mucho menos vulnerable a ataques de cualquier tipo y al mismo tiempo mA?s robusto y preciso. Para ello Raytheon, la empresa encargada de su desarrollo, estA? reemplazando todo el ‘software’ utilizado por otro que tiene en su nA?cleo un Filtro de Kalman, un algoritmo matemA?tico diseA�ado para sacar el mA?ximo partido de la recepciA?n de radio en entornos ruidosos para aumentar la sensibilidad y reducir la posibilidad de a�?spoofinga��. AdemA?s, todas las comunicaciones internas estA?n encriptadas y firmadas para que el conjunto sea a prueba de interferencia. OCX estA? retrasado al menos 2 aA�os y su precio ha subido hasta superar los 4.200 millones de dA?lares.

El mismo tipo de problemas han tenido los nuevos satA�lites GPS III que trabajarA?n con el software OCX para conseguir las nuevas capacidades previstas. Componentes defectuosos y otros que no resistieron las pruebas han provocado un retraso de 28 meses; los primeros estaban previstos para 2014 pero ahora el primer lanzamiento serA? en 2017 y no se prevA� que estA�n en A?rbita y plenamente operativos hasta 2019.

Para cuando la nueva versiA?n del GPS se quede obsoleta, EEUU ya trabaja en conceptos que combinan satA�lites y sistemas inerciales

Por su parte la empresa Mayflower ha sido designada contratista principal del programa MGUE, para el que desarrollarA? un mA?dulo receptor comA?n de avanzadas prestaciones que serA? el corazA?n de los nuevos receptores militares. El nuevo objetivo es que para 2020 todos los componentes del nuevo GPS estA�n en su sitio y a pleno rendimiento, lo que en principio resolverA? buena parte de los problemas del sistema actual.

A?Y despuA�s? Pues para cuando esta nueva versiA?n del GPS se quede obsoleta el departamento de ideas locas del PentA?gono (DARPA) ya trabaja en conceptos como servicios de posicionamiento mixtos que combinan satA�lites y sistemas inerciales (que pueden a�?recordara�� el trazado realizado por un objeto mA?vil), e incluso capaces de usar para la localizaciA?n seA�ales de radio ajenas como ondas de radio comercial, de televisiA?n o incluso de wifi; el llamado ASPN (All Source Positioning and Navigation posicionamiento y navegaciA?n de toda fuente). Para mediados de siglo es posible que el geoposicionamiento que hoy conocemos sea tan obsoleto como una catapulta medieval.

cjfg

 

 

 

 

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