Los aviones pueden orientarse en vuelo por las señales de los teléfonos móviles

Los aviones podrían orientarse a través de las señales de los teléfonos móviles, que pueden triangular su posición exacta y guiarlo durante el vuelo. De esta forma, estaría protegido de interferencias en el sistema GPS como las que ya han ocurrido.

Un nuevo sistema de navegación puede rastrear un avión a diferentes altitudes a distancias de más de 100 kilómetros utilizando señales de teléfonos móviles.

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El sistema, desarrollado por un equipo dirigido por investigadores de la Universidad Estatal de Ohio, logró una precisión de un solo dígito en metros, allanando el camino para su uso como respaldo del GPS y protección contra incidentes de interferencias y suplantación de identidad.

Los investigadores crearon el sistema de localización y mapeo simultáneos por radio (SLAM) en asociación con la Fuerza Aérea de EE. UU.

Vulnerabilidad GPS

La navegación aérea ha dependido históricamente de sistemas como el Global Positioning System (GPS) para determinar la posición y ruta de las aeronaves. Sin embargo, la vulnerabilidad del GPS a interferencias (que ya pueden mapearse) y fallos ha motivado la búsqueda de alternativas más seguras y precisas.

Por ejemplo, las señales GPS tienden a ser débiles en áreas urbanas con edificios altos y de hormigón densamente agrupados, y una sola erupción solar podría dejar fuera de servicio al Global Navigation Satellite System (GNSS) durante días si es lo suficientemente grave. Pero quizás lo más preocupante de todo sean los atacantes maliciosos, que interfieren deliberadamente con las señales GNSS, como ya ha ocurrido en regiones conflictivas.

Una de las innovaciones más prometedoras en este campo es el uso de señales de telefonía móvil para la navegación aérea, una tecnología que podría transformar la industria de la aviación.

Experimento pionero

En 2020, la Fuerza Aérea de EE. UU. llevó a cabo un experimento revolucionario que demostró la viabilidad de utilizar señales de telefonía móvil para la navegación aérea, informa IEEE Spectrum.

En este experimento, un equipo de pilotos probó un sistema de navegación basado en señales de torres de telefonía móvil como respaldo al GPS.

Los resultados fueron sorprendentes: el sistema pudo rastrear el avión con una precisión de metros, cubriendo más de cien kilómetros y a varias altitudes.

Cómo Funciona

El sistema de navegación basado en telefonía móvil opera aprovechando la infraestructura existente de torres de telefonía móvil. Estas torres emiten señales de radio que pueden ser captadas por receptores a bordo de las aeronaves.

Al medir el tiempo que tarda una señal en viajar desde la torre hasta el receptor, el sistema puede calcular la distancia a la torre. Con señales de múltiples torres, es posible triangular la posición exacta del avión.

En conjunto, las mediciones permiten calcular la posición del avión, momento a momento, y sin necesidad de GNSS. Cuando no se conoce la posición de la torre de telefonía móvil, el sistema mapea simultáneamente las posiciones de la torre, al tiempo que localiza el vehículo.

La precisión de este sistema se debe a la alta densidad de torres de telefonía móvil, especialmente en áreas urbanas. Además, las señales de telefonía móvil son menos susceptibles a interferencias y pueden penetrar obstáculos que bloquean las señales GPS, como edificios y montañas.

Demostración de cómo un avión puede navegar orientándose a través de las torres de telefonía móvil: las líneas rojas (señales de telefonía) coinciden con las señales verdes (que reflejan la posición real del avión). ASPIN Laboratory.

Desafíos

Sin embargo, la densidad de torres de telefonía móvil es menor en áreas rurales y remotas, lo que puede limitar la efectividad del sistema en estas regiones.

Además, la implementación de esta tecnología requiere la integración con los sistemas de navegación aérea existentes en los aviones, lo que puede ser costoso y complejo.

Por último, el uso de señales de telefonía móvil plantea preocupaciones sobre la seguridad y privacidad de los datos de navegación.

Interés tecnológico

No obstante, el éxito del experimento de la Fuerza Aérea de EE. UU. ha generado un interés significativo en la industria de la aviación y entre los reguladores. El Departamento de Transporte de EE. UU. está explorando activamente esta y otras tecnologías como parte de su esfuerzo por encontrar alternativas y respaldos al GPS.

Empresas como Echo Ridge y OPNT están desarrollando sistemas que combinan señales de telefonía móvil con otras fuentes de datos para crear soluciones de navegación aún más precisas y seguras.

Echo Ridge, por ejemplo, utiliza señales de la red de satélites Globalstar junto con software propietario para mejorar la precisión de la navegación. OPNT, por su parte, ofrece un sistema basado en múltiples fuentes de temporización nacionales.

Innovación significativa

En cualquier caso, la tecnología de navegación aérea basada en señales de telefonía móvil representa una innovación significativa que podría transformar la forma en que las aeronaves determinan su posición y ruta.

Al complementar el GPS con esta tecnología, se crearía un sistema de navegación más robusto, preciso y seguro. Aunque todavía existen desafíos por superar, el futuro de la navegación aérea parece estar encaminado hacia un ecosistema más diverso y resiliente, capaz de enfrentar las demandas de la aviación actual en un mundo cada vez más complejo.

Referencia

No GPS No Problem: Exploiting Cellular OFDM-Based Signals for Accurate Navigation. Zaher M. Kassas; Ali Abdallah. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Volume: 59 Issue: 6. Dec. 2023. DOI:10.1109/TAES.2023.3304286