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Il mondo dispone di quattro costellazioni del Sistema Globale di Navigazione Satellitare (GNSS). Ciascuno di questi satelliti trasmette segnali di Posizione, Navigazione e Temporizzazione (PNT) ai destinatari sulla Terra.
I ricevitori GNSS possono essere utilizzati da navi, veicoli, aeromobili, persone e siti fissi. Un ricevitore utilizza i segnali PNT trasmessi da almeno quattro satelliti per calcolare la propria posizione tramite triangolazione. I veicoli spaziali GNSS sono dotati di orologi atomici che consentono a ciascun satellite di trasmettere informazioni temporali come parte del segnale PNT. Il segnale temporale è importante poiché la misurazione della velocità è il risultato del calcolo della distanza nel tempo.
Un limite significativo di tutte le costellazioni GNSS è la debolezza dei segnali PNT dei loro satelliti nel momento in cui tali segnali raggiungono la Terra. I satelliti GNSS tendono ad essere collocati in orbite terrestri medie, il che conferisce loro un’altitudine di circa 10.799 miglia nautiche (20.000 chilometri) sopra la Terra. La sfida per il segnale PNT consiste nel fatto che deve percorrere una lunga distanza prima di raggiungere il destinatario.
Qualsiasi segnale elettromagnetico a radiofrequenza (RF) è come un fondista: più il segnale viaggia, minore è la sua potenza quando arriva a destinazione. L’Unione Internazionale delle Telecomunicazioni (ITU) mette a disposizione dei segnali PNT una gamma di radiofrequenze compresa tra la banda di frequenza da 1,1 gigahertz (GHz) a 1,6 GHz. L’ITU è l’organizzazione delle Nazioni Unite incaricata di regolamentare a livello globale l’uso del segmento radio dello spettro elettromagnetico.
Supponiamo che il segnale PNT abbia una frequenza di 1,1 GHz e una potenza di 26 watt (W) all’antenna del satellite nel momento in cui parte per il suo viaggio verso la Terra. L’antenna ha un guadagno di 13 decibel/dB. In parole povere, il guadagno dell’antenna è una misura della quantità di potenza che l’antenna è in grado di concentrare in una direzione. Il guadagno può essere considerato analogo alla differenza tra un tubo da giardino (alto guadagno) e un soffione della doccia (basso guadagno). Il soffione della doccia spruzza goccioline d’acqua in una miriade di direzioni, mentre il tubo da giardino invia l’acqua in un getto concentrato in una direzione specifica. Il segnale ha una potenza di 44,2 dB che, combinata con il guadagno dell’antenna di 13 dB, dà una potenza complessiva di 57,2 dB. Tuttavia, il segnale deve poi viaggiare attraverso lo spazio per raggiungere la Terra, perdendo gradualmente potenza durante il suo viaggio di 10.799 nm. Quando il segnale raggiunge il ricevitore GNSS sulla Terra, ha un’intensità di -135,1 dB ed è quindi molto debole.
La debolezza di un segnale PNT GNSS sulla Terra crea opportunità per i quadri della guerra elettronica (EW). Il modo più semplice per impedire il corretto funzionamento di un ricevitore GNSS è disturbare il segnale PNT in arrivo. Una regola empirica nell’EW è che si cerca sempre di disturbare il ricevitore RF piuttosto che il trasmettitore, semplicemente perché è più facile. Come abbiamo visto sopra, un segnale è molto più forte quando lascia il trasmettitore rispetto a quando raggiunge il ricevitore. È semplicemente necessaria una potenza relativamente inferiore per disturbare un ricevitore rispetto a un trasmettitore.
L’obiettivo dell’interferenza GNSS è quello di eclissare i livelli di potenza del segnale PNT che arriva al ricevitore GNSS con un segnale di interferenza più potente. Dato che il segnale PNT potrebbe essere debole fino a -135,1 dB, è necessaria una potenza relativamente bassa per soffocare la potenza della trasmissione PNT con il segnale di interferenza. Dal punto di vista tattico, l’aggressore deve trovarsi in un raggio di linea di vista dal ricevitore GNSS che sta prendendo di mira.
Supponiamo che l’aggressore abbia come obiettivo un ricevitore GNSS su un veicolo a sei chilometri (3,7 miglia) di distanza. Cinque watt (36,99 dB) di potenza di disturbo produrranno un segnale con un’intensità di -62,4 dB presso il ricevitore GNSS. Si tratta comunque di un segnale debole, ma relativamente più forte della trasmissione PNT. Il segnale PNT potrebbe essere sovrastato dall’interferenza, causando la perdita da parte del veicolo delle informazioni di posizione, navigazione e sincronizzazione fintanto che l’interferenza persiste.
L’interferenza GNSS rappresenta una minaccia sia in tempo di pace che in tempo di guerra ed è osservabile quasi quotidianamente negli attuali focolai di crisi globali, come il Mediterraneo orientale e il Mar Nero.
Si stanno adottando misure per mitigare gli effetti dell’interferenza GNSS utilizzando alternative come i sistemi di navigazione inerziale (INS). Gli INS non dipendono da segnali PNT esterni. Allo stesso modo, i sistemi GNSS vengono progettati per riconoscere quando si verifica un’interferenza e per neutralizzare questi segnali ostili, bloccando la ricezione RF nella direzione da cui proviene l’interferenza.
Alcuni sistemi GNSS accetteranno solo segnali in entrata a livelli di potenza specifici e con caratteristiche specifiche. Questo approccio garantisce che il dispositivo riceva solo segnali PNT. Infine, stanno venendo alla ribalta sistemi di radionavigazione alternativi come il LORAN (Long Range Navigation), che sono relativamente più difficili da disturbare. Il LORAN è stato sviluppato durante la Seconda Guerra Mondiale, ma è caduto in disuso a causa della diffusione globale del GNSS.
Nessuna delle soluzioni sopra discusse rappresenta una soluzione miracolosa in grado di rendere inefficace il disturbo del GNSS. Nel loro insieme, tuttavia, offrono una risposta solida alla minaccia del disturbo del GNSS.
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