Detectando y neutralizando drones: La experiencia de Ucrania
- Santiago Rivas
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Hablamos nuevamente con John Farkiv, CTO de la empresa ucraniana Kara Dag, sobre cómo trabajan en el desarrollo de sistemas para la detección e interferencia de drones en el campo de batalla, así como sobre su utilidad en el combate del crimen y el terrorismo.
Por Santiago Rivas
Después de conversar sobre cómo ha evolucionado el empleo de drones en el conflicto en Ucrania, volvimos a hablar con John Farkiv, CTO de la empresa Kara Dag, sobre cómo pueden protegerse los soldados y el equipo ante los ataques de drones y qué sistemas para defensa contra drones están desarrollando para las tropas ucranianas en el frente.
El primer aspecto fundamental es poder detectar a tiempo la presencia de drones enemigos, para que el personal pueda protegerse o actuar contra dichos drones, mientras que el segundo punto es poder interferir ese dron para evitar que cause daño a las fuerzas propias. Esto último debe hacerse teniendo en cuenta que se opera en un entorno en donde también hay drones propios, por lo que es importante tener cuidado en poder determinar que el dron a interferir es enemigo y no afectar las actividades propias. El tercer punto es poder actuar contra los interferidores enemigos, de manera de dejar libre el campo de acción para la actividad de los drones propios.
Para estos tres aspectos la empresa ha desarrollado sistemas, de los cuales está ya entregando tanto los detectores de drones como los interferidores, mientras que el detector de interferidores está en su etapa final de desarrollo.
John comenzó explicando cómo se configura hoy el frente ante la realidad del empleo masivo de drones. Actualmente, de la línea cero o línea de contacto entre los dos bandos, hasta unos 30 kilómetros del frente, existe una alta presencia de drones FPV, configurándose así una killzone donde hay un alto riesgo de ser atacado. “Es dónde, si sos visto, vas a ser atacado por un FPV” explica John. Este es un cambio muy grande en la guerra, ya que en conflictos anteriores, esa “killzone” era de unos cientos de metros desde la línea de contacto, lo cual dificulta mucho el movimiento del personal cuando se relevan unidades y el abastecimiento, ya que para cubrir esa distancia son muchos minutos en que el personal y los vehículos están expuestos al ataque por parte de drones.
Por eso, cuando las unidades se mueven hacia o desde el frente, como ocurre cuando se rotan las tropas desde la retaguardia o cuando se llevan abastecimientos o se evacúan heridos, en los vehículos deben tener un detector de drones, que les permitan a los ocupantes saber que hay drones en las cercanías y si son propios o enemigos, para que, eventualmente, puedan tomar las medidas para protegerse o actuar contra los drones.
Kara Dag ha desarrollado para esto el sistema Obriy, que tiene versiones tanto para uso personal como para vehículos, donde la mayor diferencia es que para estos últimos, así como para proteger instalaciones fijas, se cuenta con más antenas y de mayor alcance. El sistema da una alerta ante la presencia de drones e indica el tipo de dron que se trata. Además, puede llegar a interceptar la imagen de video captada por el dron, lo que permite al operador del Obriy ver si quien controla el dron ha visto su vehículo o la instalación donde se encuentre y si es necesario refugiarse.
Otro uso del Obriy es para inteligencia de señales, con una gran cantidad de antenas que cubren todas las direcciones y permiten observar un sector del frente, normalmente de unos 10 km de ancho, para saber qué drones están volando y si son rusos o ucranianos, con un alcance de hasta 40 km de distancia, lo que permite posicionar el sistema detrás de la línea del frente y poder detectar drones aún cuando vuelan en territorio enemigo. Si bien el sistema no puede calcular la distancia a la que están los drones que capta, combinando dos Obriy se puede triangular y calcular la posición del dron. Con un solo sistema se puede saber la dirección en la que se encuentra con respecto a las antenas y si se aleja o se acerca, así como también interceptar su señal de video.
Interfiriendo los drones
Un aspecto importante es que permite mejorar el empleo de los sistemas de interferencia de la señal, tanto para ser más efectivos interfiriendo los sistemas enemigos como para evitar interferir los propios, lo cual puede suceder si uno tiene el interferidor (jammer) trabajando de manera constante. Actualmente, cada vez que el personal se mueve desde las trincheras hacia la retaguardia o viceversa, se activan los sistemas de interferencia personales. Además, existen interferidores de mayor potencia para uso por parte de las brigadas. Estos sistemas, especialmente los personales, cuentan con una batería y en el frente no siempre hay dónde cargarla, por lo que es preciso usarlos solo cuando es necesario. Así, el poder conocer la actividad de drones enemigos permite solo activar el interferidor cuando se lo necesita.
La empresa cuenta con sus propios sistemas de interferencia, que aplican lo aprendido en la guerra, en donde han visto que la mayoría de los interferidores en el mercado solo trabajan en un espectro acotado de radiofrecuencias, sin alcanzar algunas de las frecuencias que fueron adoptando ambos bandos durante la guerra, lo que los vuelve inefectivos. El interferidor inteligente que desarrollaron logra determinar qué frecuencia está usando el dron y luego interferirla, aumentando la eficiencia en más de diez veces, a la vez que reduce el consumo de energía del sistema.
“Hay tres tipos de jammer, uno que interfiere señales de radio, detecta un dron y el operador con nuestro jammer interfiere su señal. Se llama jammer de nivel de brigada. Tiene que funcionar hasta a 30 o 40km y tiene que cubrir todo ese espacio. El segundo tipo de jammer de nivel de brigada que producimos interfiere no los drones, sino con los comandos de los operadores, en sus pantallas pueden ver el video del dron, pero nosotros sabemos dónde está, sabemos la frecuencia, la modulación y podemos neutralizarlo. Enviamos nuestra señal a las pantallas de los operadores y no pueden ver nada. Otro tipo de jammer es de GNSS, pero nosotros producimos jammers para radio y video que son integrados con el Obriy”. Cuando el Obriy detecta un dron, el operador tiene unos cinco segundos para decidir si enciende o no el jammer, o puede configurarlo en modo del que el interferidor se active de manera automática, el cual luego se mantiene activo por 60 segundos. Si se logra interferir el dron por al menos 10 segundos, es muy difícil que el operador pueda retomar el control.
Trabajo en red
En cuanto a los dispositivos para detectar drones, están trabajando en que la próxima versión trabaje en red usando una red mesh sin internet, para que los dispositivos puedan hablar entre ellos y así potenciar sus capacidades. “Por ejemplo, si tú tienes un dispositivo y puedes ver un dron, pero yo tengo un dispositivo y no puedo ver este dron, tu dispositivo va a informar al mío que algo está volando. Te conecta con una mesh red sin internet. Lo segundo es que nuestros dispositivos guardan las señales de radio que detectan a través de archivos IQ, para que puedan ser reproducidas y se pueda analizar la información, el protocolo de comunicación del dron, y luego puedes crear un interferidor mejor para este tipo de drones o puedas hackear las señales para que puedas interferir directamente los datos o el control. El dispositivo tiene un acceso de wifi y, cuando se conecta, esos IQ files transmiten a un servidor en la nube y en estos servidores podemos analizarlo. Tenemos una red de inteligencia artificial que funciona en cada dispositivo para clasificar los drones. Y cuando vemos un dron que no podemos clasificar, un dron nuevo, vamos a tener inmediatamente una grabación de su señal que va a terminar en el servidor, donde podemos usarla para entrenar nuestro modelo de inteligencia artificial. Prácticamente cada semana los dispositivos Obriy 2.0 van a recibir nuevas señales para que su inteligencia artificial reconozca esas señales para clasificar los drones” explica John.
La idea de que los sistemas se conecten por una red mesh es para que todos trabajen de manera conjunta, volviendo casi imposible destruir toda la red, además de que cada dispositivo es un blanco muy poco rentable para que los rusos lancen armas como misiles Iskander, lo cual han usado contra sistemas para detectar drones entregados por países de Europa, que son grandes y costosos, lo cual significa un blanco atractivo para los rusos.
La importancia de recopilar datos
Para la empresa, el modelo de negocio se basa en vender los dispositivos a un precio muy bajo, prácticamente cubriendo el costo de los componentes, pero grabar los datos, que son lo que más vale en esta guerra de los drones. “Si tienes los datos, puedes entrenar en sus sistemas, puedes venderlo para los servicios de inteligencia de algunos países, como Inglaterra, como Estados Unidos, que querrían tener esos datos de Rusia, pero no los tienen” agrega. Además, los detectores les permiten obtener datos de otros emisores, como aviones de combate, radares o sistemas de comunicaciones. Cada dispositivo portátil puede grabar hasta una hora de datos, lo cual es bastante, hasta que transmite la información apenas se conecta a la red.
Así, el Obriy, por un lado, informa al operador que hay un dron en las proximidades, lo cual es lo más urgente, y, a través de la red mesh, informará al resto de la unidad. Y, por otro lado, graba las señales detectadas, de los drones y otros sistemas, y la va transmitiendo, primero a través de la red mesh todo el tiempo, sin usar mucha energía, hasta que llegue a un dispositivo conectado a la web para enviarla al servidor de la empresa para ser analizada y recopilada.
Un sistema pequeño
El Orbiy consta del dispositivo pequeño con las antenas, del tamaño de un cargador de fusil, que puede ser llevado por el soldado tanto en la parte delantera de su chaleco como en la espalda, y por otro lado lleva una pantalla para controlar las funciones del sistema. Además, se puede agregar una extensión para las antenas, que permite ubicarlas hasta a 50 metros del operador, para emplear cuando se está dentro de una edificación o una trinchera. También hay versiones sin pantalla y hay un dispositivo con imanes para ubicar en la parte externa de vehículos.
Hasta ahora han lanzado una primera versión, llamada Obriy 1.0 y ahora tienen en el mercado el 1.3 con pantalla por separado y el 1.4 que incluye la pantalla en el propio dispositivo, mientras están lanzando el 2.0 que suma muchas capacidades.
Por otro lado, están probando un prototipo de Obriy 2.0 para emplear en vehículos, con seis entradas de antenas para tres tipos de detección. Una es de video, para recibir y ver el video captado por el dron, si no está encriptado, y si está encriptado usan radio definida por software para ver el espectro de frecuencias y luego usan inteligencia artificial para clasificar el tipo de dron. Además, cuentan con un tercer chip modular que puede funcionar en LoRa (Long Range), por debajo del nivel del ruido en radiofrecuencias, prácticamente indetectable, para detectar los drones.
Los rangos de detección son, en terreno abierto con un conjunto de antenas más largas del kit:
DJI Mavic 3 (2.4G): Mínimo - 2 km, Máximo - 5 km.
DJI Mavic 3 (5.8G): Mínimo - 2 km, Máximo - 4 km.
FPV (vídeo 1.2G), 2500 mW, OSD, telemetría desabilitada: Mínimo - 2 km, Máximo - 11 km.
FPV (vídeo 5,8G), 2500 mW, OSD, telemetría desabilitada: Mínimo - 2 km, Máximo - 7 km.
Con antenas direccionales externas y LNA dentro del horizonte radioeléctrico (hasta 40 km) en función del LNA y de las características de la antena.
El dispositivo detecta los drones por sus señales de vídeo. Se activa una alarma cuando el
nivel de señal (RSSI) supera un determinado umbral, o cuando una huella dactilar de señal específica se detecta. El filtrado de ruido se implementa a través de comprobaciones de huellas de señal de RF, umbrales de sensibilidad ajustables, señales cortas y canales WiFi/Bluetooth filtrado. Esto garantiza un funcionamiento fluido con un mínimo de falsas alertas.
El Orbiy está pensado para que cada soldado lo lleve, pesa menos que un cargador de fusil (entre 300 y 320 gramos), protegiendo su vida. La batería puede durar hasta ocho horas y se carga en 3 horas con un conector USB tipo C. Normalmente, los soldados que los usan llevan también un power bank para cargarlos, mientras que en los vehículos además se usan baterías más grandes.
La empresa ya vendió algunos miles de dispositivos, habiendo comenzado con una producción de unos 20 a 30 por mes cuando lanzaron al mercado al primer Orbiy 1.0 en mayo de 2023 y actualmente fabrican unos 300 por mes de la versión 1.3, todos vendidos a soldados particulares, por un valor aproximado de 1.400 dólares, mientras que se encuentran en el proceso de certificación con el gobierno de Ucrania para en los próximos meses ya poder venderlo oficialmente a las Fuerzas Armadas de Ucrania.
Encontrar los interferidores enemigos
Por otro lado, tienen desarrollado un sistema llamado Stribog que permite buscar los interferidores del otro bando y le indica al operador de un dron la presencia de un interferidor con un cuadrado en su pantalla en el cuadrante hacia donde está éste. A medida que el dron se acerca al interferidor, el cuadrado se agranda. Esto permite esquivar los interferidores y evitar perder el control del dron, pero, sobre todo, se puede usar para buscar el jammer y luego destruirlo con artillería u otros sistemas de armas. “Luego puedes volar con 100 drones sin problemas” agrega John.
La empresa, mientras tanto, sigue trabajando en desarrollar sistemas para destruir drones, como, por ejemplo, un sistema de láser para destruir drones de fibra óptica. “Nuestra visión es que estos dispositivos necesitan no ser muy costosos, para que una brigada o un batallón puedan comprar 10 o 20 de estos dispositivos con su propio dinero, no con el del gobierno. Y con esta forma de desarrollar dispositivos pudimos proteger más vehículos, más edificios y más gente. Por ejemplo, en Inglaterra hacen láseres muy poderosos para los barcos, pero no puedes usar estos láseres en el campo donde hay mucha infantería, porque es muy peligroso. Además, son muy grandes y cuestan millones de dólares. Son no tanto sistemas para destruir drones, sino más bien sistemas para atraer los drones, porque cuestan tanto que se vuelven objetivos muy atractivos, por esto tenemos esta estrategia de no ser costosos. Y para producir muchos dispositivos, no solo unos por año, por eso queríamos crear algo muy fácil para producir, fácil para usar, un sistema para un soldado, no para un experto de radiofrecuencias”.
Con respecto a los drones con fibra óptica, están trabajando en detectarlos por sus emisiones de sonido y porque reflejan la luz y ondas de radio. “También emiten señales magnéticas, pero son muy débiles, no puedes detectarlas a distancias de más de 100 metros. El sonido a veces es práctico cuando no hay mucho ruido, pero si el espacio es ruidoso, por ejemplo, hay artillería o hay un motor, no vas a detectar muchos drones. Por esto, usamos Lidars para detectar drones y también radares, pero un Lidar es nuestra opción, montado en un vehículo” explicó John.
Mirando hacia el mercado internacional
En un escenario en donde crece rápidamente el uso de drones, sistemas como el Orbiy se vuelve interesante, más allá de Ucrania, a nivel internacional, a medida que cada vez hay más drones no solo para uso militar, sino de seguridad y contra terrorismo. El crimen organizado empieza a emplear drones y eso significa que se va a necesitar mejorar la capacidad de detección de estos drones. Farkiv destacó que ya han recibido algunos pedidos de Orbiy desde Colombia y México por el uso de drones Mavic para enviar explosivos por parte de los grupos criminales.
Además, estos sistemas de detección de drones y jammers tienen un amplio uso civil, para protección de infraestructura crítica o en eventos, como pueden ser estadios, para evitar ataques terroristas.
La empresa además plantea la posibilidad de vender la licencia para que se produzca en otros países, como ya están trabajando en Filipinas, donde las Fuerzas Armadas han mostrado interés, pero solo pueden comprar el producto si es manufacturado localmente. “También varios países de Europa nos pidieron si podemos producirlos en sus países, porque es mucho más simple para vender si están manufacturados en sus países” agrega John. Esto además es importante por la demanda que tiene la empresa en Ucrania, aunque dado que hasta ahora todos han sido comprados por soldados de manera particular, tienen todavía capacidad para dedicar parte de su producción a clientes del exterior.