雷达干扰跟踪器

雷达干扰跟踪器：一种用于定位有源军用雷达系统的新开源工具 2022 年 2 月 11 日 编者注：雷达干扰跟踪器(RIT)是由 Ollie Ballinger 创建的一种新工具，它允许任何人搜索并可能定位地球上任何地方的有源军用雷达系统。单击 此处访问该工具并继续阅读以获取有关如何使用它的完整说明（以及了解它所基于的迷人研究）。Bellingcat 调查技术团队还在其 Github 页面上发布了 RIT 工具的源代码。2018 年，以色列地理空间工程师 Harel Dan 有了一个惊人的发现。在查看 Sentinel-1 卫星捕获的合成孔径雷达(SAR)图像时，他注意到中东大部分地区存在强烈的干扰模式。正如 Dan 在博文中解释的那样，他原本打算过滤掉 Sentinel-1 通常拾取的背景噪声，但意外地最大化而不是最小化捕获此类干扰的设置。他注意到生成的图像中有一个奇怪的图案。Sentinel-1 检测到的干涉图案。这个小错误和有趣的画面将证明对开源爱好者来说是富有成果的。进一步的研究证实，这种干扰大部分是由部署在巴林、卡塔尔、约旦、以色列、也门及其他地区 的 MIM-104 Patriot PAC-2 等作战导弹防御系统造成的。在公开的卫星图像上，这一切都是可见的。虽然大多数卫星图像都是光学的，这意味着它可以捕获地球表面反射的阳光，但 Sentinel-1 等合成孔径雷达(SAR)卫星通过发射无线电波脉冲并测量有多少信号反射回来来工作。这类似于蝙蝠使用声纳在黑暗中“看到”的方式：通过发出呼叫和聆听回声。合成孔径雷达如何工作的演示。图片：Ollie Ballinger 巧合的是，一些导弹防御系统和其他军用雷达上的雷达使用北约 G 波段（4,000 到 6,000 吉赫兹）的频率运行，该频率与开源 SAR 常用的民用 C 波段（4,000 到 8,000 吉赫兹）重叠卫星。用最简单的话来说，这意味着当爱国者火炮之类的雷达打开时，Sentinel-1 会从自己的无线电波脉冲中拾取回波，以及来自地面的强大无线电波爆炸基于雷达。这表现为垂直于卫星轨道路径的干扰条纹。Sentinel-1 如何发现有源军用雷达？Sentinel-1 的工作原理是用 C 波段无线电波脉冲照亮卫星下方 250 公里长、5 公里宽的土地。如果强大的地基雷达产生干扰，它所在的整个 250 x 5 公里的条带都会受到影响，从而在图像中形成一条明亮的条纹。结合从不同角度拍摄的两颗 Sentinel-1 卫星（该星座由两颗卫星组成）的图像，干涉线交叉形成独特的“X 状”特征，大大缩小了搜索范围。在上图中，上升的卫星在其成像的 250 公里乘 5 公里的条带中记录了无线电频率干扰，形成了一条鲜红色的条纹。稍后，下降的卫星也会在一条带中记录 RFI，变为亮蓝色。通过将这些图像叠加在一起（超过一个月或一年），我们可以找到它们相交的 RFI 的来源。有时雷达只开启很短的时间，干扰只在一个角度被捕获。这扩大了搜索范围，但通过查看信号下方区域来定位雷达的过程保持不变。爱国者导弹并不是产生这种干扰的唯一系统。其他使用相同 C 波段频率的军用雷达包括海军雷达，如日本 FCS-3、中国 381 型和俄罗斯 S-400 地对空导弹系统。在打开时并在 Sentinel-1 的视野中，所有这些都应该是可检测的。Dan 通过使用其他开源资源（例如 Google 地图上的图像甚至 Strava 运行应用程序的数据）确认了他在最初研究期间发现的雷达的位置。他还强调了其他有趣的导弹火力位置，例如瑞典的 STRIL 阵列，它是该国针对俄罗斯飞机和导弹的预警系统。Sentinel-1 图像捕获的瑞典 STRIL 阵列。但是，如果能够及时回顾分析导弹防御系统和其他军用雷达在重要时刻的潜在位置，收集几年内所有相关的 Sentinel-1 数据并使其易于搜索，那又会怎样呢？整个地球是一个需要覆盖的大区域，Sentinel-1 接收了大量的 SAR 数据，这些数据筛选起来很费时间。在 Harel Dan 最初的工作和发现的基础上，我构建了一个称为雷达干扰跟踪器(RIT)的工具，它允许任何人轻松地从军用雷达中搜索大面积和大时间尺度的射频干扰(RFI)。C 波段干扰的年度汇总也可以轻松计算并以简单易懂的方式显示在大范围的关注区域上。如果在某一年 Sentinel-1 仅在头顶一次时打开雷达，该工具将拾取它并显示干扰条纹。只需单击一下，用户就可以通过在该位置生成 RFI 图表来查看过去七年中雷达是否在任何其他时间点打开（如下图沙特阿拉伯达曼的一个站点的详细信息）。这有效地允许任何拥有互联网连接的人跟踪某些军事雷达系统的部署时间和地点。您可以在此处访问该工具及其源代码，本文稍后将详细介绍使用该工具的完整指南。事实证明，RIT 工具可用于提供有关俄罗斯西部潜在部队和装备移动的线索，由于与邻国乌克兰发生战争的可能性已成为明显的可能性，那里已经发生了大规模的部队集结。例如，去年 9 月，RIT 在俄罗斯城镇 Pogonovo 和 Liski 附近检测到两个强信号。RIT 工具在 2021 年检测到俄罗斯与乌克兰边境附近的干扰。在 2019 年和 2020 年的任何时候，这些地点都没有记录到任何信号。然而，在 2021 年末，随着俄罗斯军队开始向该国西部边境移动，这些印象出现了。有几篇文章提到了波戈诺沃的军事集结。然而，这些报告都没有表明雷达系统的存在，尽管有报道称俄罗斯在 7 月下旬将军事硬件从波戈诺沃移走，但在2021 年 9 月 29 日还是检测到了干扰。上图是通过使用 RIT 工具单击上面指示的位置生成的。它显示了自 2015 年以来在这些坐标处返回 Sentinel-1 的信号的历史强度。尽管存在一些波动，但 2021 年 9 月 29 日的信号出现了巨大的尖峰，对应于上图中的蓝色 RFI 条纹。（顶部来源：谷歌地图。底部来源：Ollie Balliinger）。与此同时，利斯基是一个军事基地的所在地，尽管目前还没有关于该地区军队集结的主要媒体报道。这个信号是否表明这是一个值得研究人员和分析师研究的领域？这是 RIT 工具的主要优势之一。虽然许多记者和观察员已经使用商业获得的高分辨率卫星图像来监测俄罗斯军队在其西部边境的集结，但这可能是一个耗时的过程。研究人员首先必须弄清楚在哪里寻找卫星以及将卫星指向哪里。然后，他们必须梳理他们收集的每张图像，用肉眼寻找视觉证据。访问此类图像通常也需要付费。识别上述雷达信号的美妙之处在于，它可以在关注感兴趣的区域之前撒下一张大网。自然，并非所有部队集结或感兴趣的区域都会被军用雷达系统的信号泄露。但有些可能是。正如去年福布斯的这篇文章所指出的，2014 年乌克兰东部的冲突中至少有一个 SNAR-10M1（雷达系统）在冲突期间帮助集中火力。配备雷达的移动防空系统也经常出现在战区，以保护前方部署的部队；在一架俄罗斯喷气式飞机被击落后，俄罗斯 于 2015 年向叙利亚发送了几套 S-400 地对空导弹(SAM)系统。最近几个月，RIT 工具在俄罗斯西部捕捉到的另一个有趣信号是在距离乌克兰边境约 70 公里的顿河畔罗斯托夫市。使用来自谷歌地图的高分辨率图像（如下图所示）扫描信号下的区域，发现一个无线电通信机构是潜在的来源，该区域的其余部分似乎只是农田和几个小地方城市。尽管 RIT 工具可以帮助确定感兴趣的区域，但需要手动搜索信号下方的内容来识别干扰的候选对象。在本文后面可以找到进一步演示如何使用 RIT 工具定位信号源的 GIF。虽然顿河畔罗斯托夫已经看到了重要的军事集结，并拥有俄罗斯第 4 防空和防空部队司令部的总部，但谷歌地图和街景显示了一个天线罩一个类似于巨大高尔夫球的大型结构，其中包含一个雷达系统在下方信号。从谷歌街景看到的顿河畔罗斯托夫无线电通信研究所的天线罩（红色正方形内）。根据 Wikimapia 的说法，该设施由俄罗斯联邦安全局(FSB)的子公司罗斯托夫无线电通信研究所(RNIIRS)运营。罗斯托夫无线电通信研究所的俄罗斯税务服务网站注册。来自俄罗斯税务服务网站（和其他网站）的注册文件条目提供了 RNIIRS 可以进行的“授权活动”列表，包括“为安全服务提供建议”。尽管无法确定该雷达系统的确切性质，但鉴于该设施似乎已注册为 FSB 的子公司，它不太可能是气象雷达。为什么在 2021 年 6 月和 7 月附近检测到干扰，而不是之前或之后的任何时间，也不清楚。在继续前进之前的这段时间里，该地区是否已经存在另一种类型的军用雷达或移动导弹防御系统，或者该设施是否是最有可能的来源？鉴于与乌克兰边境附近的发展形势，进一步的研究似乎是一个有趣的前景。关于 RIT 工具和一般的 Sentinel-1 需要注意的一件事是，随着卫星绕地球一周，传统上会有五天的重访时间。然而，最近与星座中的一颗卫星发生的问题使这一时间翻了一番。这意味着，当 Sentinel-1 完全运行并捕获特定地点时，它至少要再过五天才能再次查看同一地点。如果军用雷达在此期间打开然后再次关闭，Sentinel-1 将不会捕获它。话虽如此，使用 RIT 工具可以看到大量有源地面雷达。干扰表明可能存在导弹防御系统的其他关注领域包括美国新墨西哥州的白沙导弹靶场和以色列的迪莫纳雷达设施。在以色列的 Dimona 雷达设施检测到干扰。Bellingcat 已将 RIT 工具包含在其工具包中，并将其源代码发布在其 Github 页面上。鼓励研究人员和分析师试用 RIT 工具并分享他们的发现。应该注意的是，并非所有的 C 波段射频干扰都是由军用雷达引起的。一系列地面系统使用相同的频率，从气象雷达到电信基础设施所有这些都被 Sentinel-1 接收。例如，此处显示的地图显示了欧洲上空的干扰，用大头针指示气象站的位置，可以在世界气象组织网站上看到。尽管某些天气雷达和城市周围的干扰似乎确实要高一些，但与军用雷达相比，它们只会产生微弱的信号。有关使用 Sentinel-1 进行 RFI 检测和定位的全面技术概述，请参阅本文。如何使用 雷达干扰跟踪器 尽管 RIT 工具应该相对直观，但以下指南描述了如何使用它以及工具仪表板上每个突出显示的组件的作用。下面是使用五个标记组件的工具的屏幕截图，我们将分别查看每个组件。在此示例中，该工具以驻扎在沙特阿拉伯达曼的 MIM-104 Patriot PAC-2 导弹防御系统为中心。显示的图像是 2022 年 1 月以来雷达干扰的集合。雷达干扰跟踪器的注释界面。1.屏幕中央的点表示正在测量射频干扰(RFI)的位置。用户可以在任何位置测量 RFI，只需在他们希望调查的点上单击地图即可。2.左图显示地图中心蓝点位置的历史无线电频率干扰(RFI)。地图上的红色和蓝色条纹对应于该图中的大尖峰，这通常表明存在军用雷达或其他 C 波段干扰源。在此示例中，我们可以看到该雷达在 2021 年年中的某个时间点开启。将鼠标悬停在图表上将显示捕获图像的日期，单击图表将加载该时期的图像。用户可以通过单击图表右侧的按钮下载图表。3.此行表示正在显示的图像的日期和聚合级别（年、月、日）。4.下拉菜单允许用户在三个级别上聚合卫星图像；按年份汇总很耗时，但对拖网监控很有用。如果在给定年份的任何时间点检测到雷达，它将在该层中可见。如果您已经找到雷达并想进一步调查，则按月或按天汇总会更快，而且很有用。雷达层的不透明度可以通过右侧的滑块进行切换。5.要访问已知雷达的位置，请从此下拉菜单中选择其中一个位置。现在分析了达曼的站点，如果我们现在想看看其他地方怎么办？在下面的 GIF 中，我们通过拖动地图导航到位于达曼的干扰信号以北的另一个干扰信号。如果我们单击该信号，则会生成一个新图表，该图表在这些坐标处提供有关 RFI 的历史信息。通过将鼠标悬停在图表上，我们可以看到，由于 2021 年 4 月、9 月和 2021 年 12 月的可见干扰峰值，该雷达在最近的三个主要时间点处于活动状态。通过单击 4 月的峰值，我们可以加载历史图像从那个时期