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Tecnologia e software di geolocalizzazione per applicazioni militari

Eleanor Widdows

Aggiornato:

La tecnologia di geolocalizzazione consente un posizionamento, navigazione e sincronizzazione (PNT) precisi, fondamentali per le moderne operazioni militari. Questi sistemi supportano il tracciamento della posizione, l’ISR, il coordinamento dei comandi e la consapevolezza situazionale nei domini aereo, terrestre, marittimo e informatico. Progettati per garantire resilienza e precisione, si integrano con UAV, veicoli terrestri, piattaforme navali, satelliti e sistemi dei soldati. Con minacce crescenti come il denial del GPS e guerra elettronica, una geolocalizzazione affidabile è essenziale per il successo della missione.

Casi d’uso della tecnologia di geolocalizzazione

La tecnologia di geolocalizzazione può essere applicata a varie applicazioni militari e di difesa, tra cui:

  • Intelligence, sorveglianza e ricognizione (ISR): gli strumenti di geolocalizzazione consentono alle piattaforme ISR di geotaggare immagini e dati SIGINT, aumentando l’intelligence della missione.
  • Consapevolezza situazionale: il tracciamento delle forze amiche e la fusione dei dati geospaziali migliorano la visibilità sui campi di battaglia e nei centri di comando.
  • Tracciamento delle risorse e della catena di approvvigionamento: Consente il monitoraggio end-to-end della logistica e delle risorse di alto valore in aree ostili o remote.
  • Ricerca e soccorso (SAR): supporta le operazioni di recupero del personale fornendo dati di localizzazione precisi, anche in ambienti privi di copertura GNSS.
  • Comando e controllo (C2): potenzia i sistemi C2 con input di geolocalizzazione per il tracciamento dei movimenti delle forze e la sincronizzazione delle missioni.
  • Sicurezza delle frontiere e sorveglianza tattica: Assiste nel monitoraggio costante dei confini nazionali e delle aree ad alto rischio.
  • Ambienti privi di GNSS o con segnale degradato: Fornisce una navigazione garantita attraverso metodi inerziali, ibridi e basati sul segnale laddove i segnali GNSS non sono disponibili o sono compromessi.

Tipi di sistemi e strumenti di geolocalizzazione

Le tecnologie di geolocalizzazione militare sono classificate in base alla fonte del segnale, al metodo di posizionamento e all’idoneità ambientale. Ciascun tipo di sistema offre vantaggi distinti a seconda dei requisiti della missione e delle condizioni operative.

Strumento software GNSS di NovAtel

Software di post-elaborazione GNSS GrafNav di NovAtel.

I sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS), tra cui il GPS statunitense, il GLONASS russo, il Galileo europeo e il BeiDou cinese, sono fondamentali per la navigazione militare moderna. Il GNSS fornisce dati di posizionamento globali ad alta precisione attraverso costellazioni di satelliti.

I sistemi militari utilizzano spesso ricevitori GNSS multi-costellazione per garantire ridondanza e integrità del segnale. Miglioramenti quali WAAS, EGNOS e GBAS aumentano la precisione e l’affidabilità. Le soluzioni GPS militari integrano anti-jamming, anti-spoofing e supporto per segnali crittografati in ambienti contesi per proteggere l’integrità operativa.

Il posizionamento basato su GNSS è ampiamente utilizzato nelle operazioni aeree, marittime e terrestri ed è fondamentale per la sincronizzazione temporale tra le piattaforme di difesa in rete.

Triangolazione tramite ripetitori cellulari

La triangolazione cellulare utilizza metriche di segnale quali il tempo di arrivo (TOA), la differenza di tempo di arrivo (TDOA) e la potenza del segnale ricevuto (RSS) per stimare la posizione sulla base dei segnali provenienti da più ripetitori cellulari. Sebbene meno preciso del GNSS, offre una soluzione di ripiego in ambienti urbani o interni in cui il GPS non è disponibile.

Le applicazioni di difesa includono il tracciamento segreto, la localizzazione di emergenza e la geolocalizzazione ridondante in scenari di guerra elettronica. La triangolazione cellulare supporta la sorveglianza delle frontiere e le operazioni di sicurezza nazionale in aree popolate o ricche di segnali.

Sistema di posizionamento Wi-Fi (WPS)

I sistemi di posizionamento Wi-Fi sfruttano le caratteristiche del segnale dei punti di accesso WLAN circostanti per determinare la posizione del dispositivo. Il WPS è particolarmente utile nella guerra urbana, in infrastrutture dense o in strutture militari al chiuso.

L’uso militare del WPS si sta espandendo con l’integrazione dei metodi Bluetooth Low Energy (BLE) e Wi-Fi RTT (Round Trip Time) per il posizionamento al chiuso, la gestione dei magazzini e il monitoraggio della sicurezza delle strutture. La geolocalizzazione basata sul Wi-Fi è utile anche per la protezione delle forze e la consapevolezza situazionale della base, specialmente se integrata in contesti più ampi di ISR e sorveglianza.

Sistemi inerziali

Sistemi di navigazione inerziale (INS) e Unità di misurazione inerziale (IMU) calcolano la posizione sulla base di accelerometri e giroscopi senza fare affidamento su segnali esterni. L’INS è essenziale per la navigazione in assenza di GPS, ad esempio in ambienti sotterranei, subacquei o soggetti a interferenze.

I moderni sistemi INS militari utilizzano la tecnologia FOG (giroscopio a fibra ottica) e MEMS (sistemi microelettromeccanici) per fornire dati inerziali compatti e precisi. Questi sono comunemente integrati in UAV, munizioni guidate e sistemi terrestri autonomi.

L’INS offre una precisione di posizionamento a breve termine ed è spesso combinato con il GNSS in sistemi PNT ibridi per correggere la deriva nel tempo.

Sistemi di posizionamento indoor (IPS)

I sistemi di posizionamento indoor sono progettati per il tracciamento della posizione all’interno di edifici, gallerie o altre strutture chiuse dove i segnali GNSS sono deboli o bloccati. Le tecnologie IPS includono:

  • Beacon Bluetooth: emettono segnali a basso consumo energetico per supportare il tracciamento del personale e delle risorse.
  • Ultra-Wideband (UWB): offre una precisione a livello di centimetri per il rilevamento dei movimenti in ambienti interni.
  • Mappatura del campo magnetico: si basa sulle firme magnetiche ambientali per determinare la posizione univoca.

L’IPS viene sempre più spesso implementato in bunker di comando, hub logistici e strutture di manutenzione, migliorando l’efficienza operativa e la sicurezza fisica.

Sistemi ibridi

Soluzione software di consapevolezza situazionale di FlySight

Software PED multidominio OPENSIGHT per una maggiore consapevolezza situazionale di FlySight.

I sistemi di posizionamento ibridi combinano diverse tecnologie di geolocalizzazione per garantire resilienza, ridondanza e precisione in condizioni variabili. Le architetture ibride tipiche integrano:

  • GNSS + INS: per una navigazione continua con correzione del segnale.
  • GNSS + Wi-Fi + Cellulare: per prestazioni adattabili in ambienti interni ed esterni.
  • TDOA/FDOA/DOA + software di elaborazione del segnale: consente una triangolazione ad alta precisione utilizzando risorse ISR o array di sorveglianza.

I sistemi ibridi sono fondamentali per le missioni che richiedono capacità PNT garantite (A-PNT), consentendo il funzionamento continuo in condizioni di NAVWAR (guerra di navigazione).

Software di geolocalizzazione

Il software di geolocalizzazione fornisce la struttura computazionale di base per l’interpretazione, la visualizzazione e la distribuzione dei dati di posizione tra i sistemi militari. Queste piattaforme supportano sia l’analisi in tempo reale che quella post-elaborata e sono fondamentali per la triangolazione del segnale, la fusione dei dati e l’integrazione con piattaforme ISR, di comando e logistiche.

Il software di geolocalizzazione include tipicamente:

  • Moduli di elaborazione del segnale: gestiscono algoritmi TDOA, FDOA, DOA e RSS per la geolocalizzazione passiva e attiva.
  • Interfacce di mappatura e visualizzazione: offrono sovrapposizioni compatibili con MGRS e l’integrazione di mappe tattiche per la consapevolezza situazionale operativa.
  • Motori di fusione dei dati: integrano i dati di posizione provenienti da GNSS, INS, reti cellulari, Wi-Fi e altre fonti per produrre risultati di localizzazione coerenti e accurati.
  • Strumenti di interoperabilità: garantiscono la conformità agli standard STANAG e MIL-STD, consentendo la comunicazione multipiattaforma e l’interoperabilità tra coalizioni.
  • Funzionalità di sicurezza: garantiscono la gestione crittografata dei dati, il controllo degli accessi basato sui ruoli e le tracce di audit per le operazioni classificate.

Il software di geolocalizzazione militare viene implementato nei centri operativi tattici, nelle unità di elaborazione ISR e nelle reti C2. È inoltre integrato in dispositivi portatili, stazioni di terra per UAV e sistemi di navigazione per veicoli. Questi strumenti migliorano la consapevolezza spaziale e la precisione di puntamento, consentendo al contempo il supporto decisionale in tempo reale nelle operazioni distribuite.

Fattori chiave di prestazione

Nel valutare gli strumenti di geolocalizzazione per applicazioni di difesa, i criteri di prestazione critici includono:

  • Precisione: risoluzione di posizionamento adeguata per il targeting, la logistica e la ricerca e il soccorso.
  • Resilienza: resistenza a jamming, spoofing e interferenze di segnale.
  • Sicurezza: utilizzo di segnali crittografati, firmware affidabile e comunicazioni sicure.
  • Integrazione: compatibilità con piattaforme ISR, reti C2 e sistemi di coalizione.
  • Scalabilità: implementabile su flotte di veicoli, soldati e piattaforme senza equipaggio.

Standard e protocolli pertinenti

La tecnologia di geolocalizzazione militare deve allinearsi agli standard riconosciuti a livello internazionale per garantire l’interoperabilità e l’affidabilità delle missioni:

  • MIL-STD-129 e MIL-STD-2525: Etichettatura degli indirizzi e simbologia geospaziale per il tracciamento.
  • MIL-STD-6016: Formati dei messaggi C2 per la condivisione dei dati di localizzazione.
  • STANAG 4609 e 4586: Supporto alla geolocalizzazione nei sistemi video ISR e di controllo UAV.
  • MGRS (Military Grid Reference System): Riferimento di posizione standard per tutte le forze NATO.

Conformità PNT garantita: Richiede prestazioni validate in condizioni di degrado del GNSS.

Tendenze emergenti nella geolocalizzazione per la difesa

Con l’evolversi delle operazioni militari, evolvono anche le esigenze dei sistemi di geolocalizzazione. Tra le tendenze degne di nota figurano:

  • Localizzazione basata sull’intelligenza artificiale: Sfruttamento dell’apprendimento automatico per interpretare segnali provenienti da più fonti e migliorare il posizionamento in ambienti complessi.
  • Ricevitori GNSS resilienti: Dispositivi rinforzati che mantengono le prestazioni in caso di attacchi di spoofing e jamming.
  • Reti mesh tattiche: utilizzo di nodi sensibili alla geolocalizzazione per il coordinamento decentralizzato delle forze.
  • IoBT (Internet of Battlefield Things): consente la consapevolezza autonoma della posizione tra sensori e piattaforme distribuiti.
  • Innovazioni nell’elaborazione del segnale: algoritmi migliorati per TDOA/FDOA/DOA a supporto della triangolazione ISR a lungo raggio.

Considerazioni strategiche per l’approvvigionamento

Per i responsabili degli appalti militari e i team di ingegneri, la selezione del sistema di geolocalizzazione dovrebbe tenere conto di:

  • Profilo della missione e ambiente operativo
  • Requisiti di navigazione in assenza di GPS
  • Vincoli di integrazione specifici della piattaforma
  • Capacità di sicurezza informatica e anti-spoofing
  • Supporto del ciclo di vita e interoperabilità del software

La selezione di strumenti di geolocalizzazione adeguati migliora l’efficacia delle forze, accelera il processo decisionale e protegge il personale e le risorse sia in contesti di guerra convenzionale che asimmetrica.