USO DE INTERFERIDORES DE DRONES EM AERÓDROMOS

Por Euclides Pimenta

INTRODUÇÃO

O DRONEBlocker consiste em um bloqueador de sinais de radiocomunicação, popularmente conhecido como jammer, que tem como objetivo interferir no enlace de comunicação entre um ou mais drones e seus operadores, impedindo que adentrem um determinado volume protegido.
A interferência acontece através da emissão de sinais de radiofrequência (RF) numa frequência ou faixa de frequência utilizada para controle e navegação dos drones. Para que a interferência seja eficiente, estes sinais devem possuir características específicas, uma vez que boa parte dos drones comercializados utilizam técnicas de modulação de banda larga com espalhamento espectral, como FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) e DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum).

Para que o bloqueio da radiocomunicação seja eficiente e abrangente, considerando a diversidade de modelos de drones, o interferidor deve ter a capacidade e flexibilidade de transmitir sinais variados, como sinais contínuos em frequência fixa (CW), varredura de frequência (sweep), chaveamento de frequência (FSK) e ruído térmico.

As faixas de frequência mais populares para controle de drones compreendem as bandas de Wi-Fi e Bluetooth. Existem modelos que também utilizam faixas comumente empregadas para aplicações de telemetria em UHF, além de frequências fixas nas faixas de HF e VHF. Embora não corresponda a uma frequência de controle, outra forma muito popular de navegação de drones ocorre através da banda de GPS L1. É importante esclarecer que, neste caso, não há um enlace de comunicação entre drone e operador, mas sim entre drone e satélites. A condição de bloqueio é diferente dos demais casos, como será visto adiante.

Além do tipo de modulação e faixa de frequência, outra característica primordial para que ocorra o bloqueio refere-se à intensidade de sinal recebida pelo drone ou, em outras palavras, à relação sinal-ruído (SNR). Mesmo que o sistema transmita na faixa de frequência correta e com as características de modulação apropriadas, o bloqueio ocorre somente se o sinal do bloqueador recebido pelo drone for igual ou maior que o sinal do controle remoto recebido pelo mesmo drone. Em outras palavras, podemos associar esta condição como uma queda de braço entre bloqueador e operador do drone ou, do ponto de vista técnico, por uma relação de bloqueio de interferência-sinal ou SNR negativa.

É relevante mencionar que esta relação é dinâmica e depende da posição dos três elementos: bloqueador, drone e operador, conforme ilustrado na Figura 1 abaixo. Neste exemplo, o operador está 100 metros distante do drone no plano horizontal, enquanto o bloqueador está a 400 metros. À medida que o drone adentra a região azul de prevalência do bloqueador, o sinal do operador recebido por ele diminui devido à perda por propagação no espaço livre, enquanto o sinal do bloqueador se torna mais forte. Assim sendo, um drone no interior da região azul seria facilmente bloqueado. Na condição contrária, onde o drone se afasta do bloqueador, a ação de interferência se torna mais difícil justamente pela recepção de um sinal mais intenso do operador e mais fraco por parte do bloqueador.

O exemplo ilustrado representa uma relação de bloqueio de 4:1, indicando que o bloqueador é eficiente para situações onde a distância entre bloqueador e drone pode ser até 4 vezes maior que a distância entre drone e operador. Por esta razão, o conceito de relação é muito mais apropriado para classificação de desempenho de um bloqueador. Note que, caso o operador estivesse afastado do drone em 250 m, o bloqueador seria eficiente a uma distância de 1000 m.

A relação de desempenho está associada com duas características do bloqueador: nível de potência de saída e tipo de antena.

INTERFERÊNCIA EM SISTEMAS AERONÁUTICOS

De maneira geral, os aeródromos e aeroportos são equipados com diversos tipos de sistemas que se beneficiam do espectro de frequências para aplicações de comunicação, navegação, vigilância, monitoração e controle, envolvendo sistemas embarcados e de solo. Todos estes sistemas são normatizados por órgãos internacionais, tendo todas as características operacionais e funcionais bem definidas e padronizadas.

Conceitualmente, o interferidor é um elemento que visa causar interferência em determinado sistema alvo e, portanto, é desejável que irradie sinais somente quando necessário. Por esta razão, quando requerido em aeródromos ou em qualquer outra situação de uso, recomenda-se que a solução opere em modo stand-by a maior parte do tempo possível, de modo que seja ativado somente durante o período em que haja uma ameaça real.

Para que esta condição seja possível, é necessário que sejam utilizados sensores para detecção de ameaças ou, neste caso, drones. Estes sensores podem ser acústicos, de imagem (câmeras), de RF ou ainda radares de detecção e rastreio, podendo operar de forma individual ou combinada. Por serem passivos, os sensores devem operar continuamente para monitorar oespaço aéreo estabelecido para proteção contra aproximação de drones. No instante de detecção de um drone não autorizado, os sensores acionam o interferidor que inicia a irradiação de sinais por um período pré-definido pelo usuário, sendo 30 segundos o tempo padrão. Ao término desteperíodo, o interferidor deve ser desabilitado novamente, a menos que os sensores continuem a indicar alertas de detecção.

Sem o uso de sensores, o bloqueador ficaria ligado continuamente para proteger a área desejada e, mesmo que não irradie sinais nas faixas empregadas pelos auxílios aeronáuticos, esta situação não é recomendada justamente porque o equipamento transmite sinais de interferência, podendo afetar redes comuns Wi-Fi e conexões bluetooth, entre outros.

Os sistemas de comunicação, navegação e vigilância aeronáuticos, assim como os serviços públicos de telecomunicações, não são afetados pelo interferidor por operarem em faixas de frequência fora de sua abrangência. A figura a seguir ilustra as faixas de frequências utilizadas por alguns dos sistemas aeronáuticos mais comuns.

A única faixa de frequência utilizada para navegação aérea que pode ser interferida pelo bloqueador é a de GPS L1, em 1575,42 MHz. Boa parte dos modelos de drones atuais são integrados com receptores GPS para navegação automática sem comandos por controle remoto,ocorrendo através da configuração de coordenadas geográficas (waypoints). Para estes casos, o bloqueio de GPS pode ser necessário, conforme a criticidade da aplicação. A utilização ou não do bloqueio de GPS deve ser ponderada pelo usuário tendo em mente que, o uso poderá afetar a disponibilidade da navegação baseado em GPS na região. Por outro lado, a não utilização do interferidor para bloqueio do sinal de GPS abre uma janela vulnerável a ataque de drones programados para navegação automática, podendo ter consequências maiorese até mesmo catastróficas.

Embora o interferidor não opere nas faixas de frequência destinadas para sistemas aeronáuticos, é possível ainda aumentar o grau de interoperabilidade através do posicionamento de antenas, assim como na definição do padrão de irradiação.

As antenas omnidirecionais são indicadas para aplicações que necessitem proteção de 360 graus no entorno do sistema ou ainda que utilizem apenas uma unidade de bloqueio. A desvantagem desta em comparação com a solução diretiva é que as antenas omnidirecionais possuem ganhos consideravelmente menores, uma vez que a energia é distribuída em todas as direções do eixo em azimute.

Por sua vez, as antenas diretivas permitem uma cobertura setorial com maior ganho e, consequentemente, maior alcance. Adicionalmente, o uso de antenas diretivas permite minimizar a irradiação de sinal nas direções fora do volume de cobertura desejado, limitando a área sob efeito de sinais interferentes.

CONCLUSÃO:

O impacto do uso de interferidores no interior ou próximo a aeroportos é considerado baixo, uma vez que não transmite nas frequências de operação de sistemas de comunicação, navegação e vigilância aeronáutica, tendo somente restrição quanto ao uso do bloqueio de sinais de GPS, que deve ser avaliado pelo usuário. Além disso, recomenda-se que os bloqueadores sejam instalados junto com sensores para detecção de ameaças. Nesta condição, os bloqueadores emitirão sinais por curtos períodos de tempo, preservando o espectro eletromagnético.

Fonte: IACIT