Antena con patrón de recepción controlado

Las antenas de patrón de recepción controlado ( CRPA ) son antenas activas diseñadas para resistir la interferencia y la suplantación de identidad radioeléctrica . Se utilizan en aplicaciones de navegación para resistir los ataques de suplantación de GPS . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Las CRPA son conjuntos de antenas activas compuestas por múltiples elementos de antena, generalmente dispuestos en una configuración compacta. A diferencia de las antenas omnidireccionales tradicionales , que reciben señales por igual desde todas las direcciones, las CRPA utilizan técnicas sofisticadas de procesamiento de señales para crear un patrón de recepción direccional. Esto permite que la antena se centre en las señales legítimas (por ejemplo, señales de satélite GPS) mientras anula o atenúa las señales interferentes o maliciosas, como las de los inhibidores o suplantadores de identidad. ^{[ 3 ]}

La función principal de una CRPA es mitigar diversos tipos de amenazas:

• Interferencia de GPS : Transmisión deliberada de señales de radio de alta potencia para interrumpir o bloquear las señales GPS. ^{[ 4 ]}
• Suplantación de identidad : Transmisión de señales GPS falsificadas para engañar a un receptor y hacer que calcule una posición o un tiempo incorrectos. ^{[ 4 ]}
• Obscurecimiento : Bloqueo de las señales GNSS, que funcionan según el principio de línea de visión , por obstáculos físicos como edificios altos, pendientes, vegetación densa, túneles o estructuras subterráneas. El obscurecimiento puede impedir por completo la recepción de la señal y exponer al receptor a ataques de suplantación de identidad cuando emerge de una zona obstruida e intenta recuperar la señal.
• Multitrayectoria : Recepción de señales GNSS que se reflejan o difractan en objetos cercanos, como edificios o terrenos, lo que provoca que las señales lleguen al receptor con retraso. Estas señales multitrayectoria pueden dar lugar a mediciones de distancia imprecisas y cálculos de posición erróneos.

Las CRPA logran esto mediante el uso de formación de haces adaptativa y dirección de nulo, que ajustan dinámicamente la sensibilidad de la antena para priorizar las señales deseadas y suprimir las no deseadas. ^{[ 3 ]}

CRPA consta de los siguientes componentes:

• Conjunto de antenas : Un conjunto de múltiples elementos de antena (normalmente de 4 a 7) dispuestos en un patrón geométrico específico, como un conjunto circular o planar . Cada elemento recibe señales de forma independiente. ^{[ 3 ] [ 5 ]}
• Unidad de procesamiento de señales : Un procesador digital que analiza las señales recibidas por cada elemento de la antena y aplica algoritmos para controlar el patrón de recepción.
• Integración del receptor : El CRPA se conecta con un receptor GPS o GNSS ( sistema global de navegación por satélite ) para proporcionar señales procesadas para la navegación.

El funcionamiento de un CRPA se basa en técnicas de procesamiento de señales adaptativas, que incluyen:

• Formación de haces : El conjunto de antenas combina señales de múltiples elementos para crear un patrón de recepción direccional que mejora la ganancia hacia los satélites GPS legítimos .
• Dirección de nulos : El sistema identifica la dirección de las señales interferentes (por ejemplo, inhibidores ) y crea "nulos" en el patrón de recepción para minimizar su impacto.
• Filtrado espacial : Aprovechando la separación espacial entre las señales deseadas y las no deseadas, el CRPA puede diferenciar entre las señales satelitales legítimas y las transmisiones maliciosas.

Las CRPA modernas utilizan algoritmos avanzados, como el procesamiento adaptativo espacio-temporal (STAP) o el procesamiento adaptativo espacio-frecuencia (SFAP), para adaptarse a entornos de interferencia complejos y dinámicos. Estos algoritmos permiten que la antena responda en tiempo real a las condiciones cambiantes de la señal. ^{[ 1 ]}