Radar Interference Tracker — инструмент OSINT для обнаружения действующих радаров

21.04.2022

Полосы сильных радиопомех в Катаре на спутниковых снимках.

Radar Interference Tracker (RIT) — это open source инструмент, созданный Олли Баллинджером, который позволяет любому человеку искать и потенциально обнаруживать активные военные радарные системы в любой точке Земли. (Github)

Пара спутников Европейского Космического Агентства Sentinel-1, запущенных в 2014 и 2016 годах зондируют Землю при помощи технологии Synthetic Aperture Radar (SAR) и охватывают области, недоступные для обычных видеоспутников. Данные с этих спутников выкладываются в открытый доступ. Бага в том, что на снимках этих спутников часто бывает «засветка» от радиоизлучения, но эту багу исследователи OSINT превратили в фичу.

В 2018 году простой израильский инженер Харел Дан сделал случайное открытие. Он любовался изображениями Ближнего Востока и заметил сильные интерференционные картины. Он решил отфильтровать шум, но вместо «минимизации» шума сделал «максимизацию» и заметил закономерность. Это послужило поводом для энтузиастов запилить open source проект.

(осторожно, много тяжелых гифок)

Sentinel-1

Снимки со спутников бывают оптические и радиолокационные. Тип делится на подкатегории в зависимости от апертуры, орбиты и диапазонов. Пара спутников Sentinel 1 программы ESA Copernicus, S1A и S1B, дает общее среднее время повторного посещения 1,5 дня.

Столь высокое разрешение и короткое время повторного посещения, а также открытый доступ к данным, которые эти спутники предоставляют, открывает много возможностей для науки и исследований, а так же для реагирования на чрезвычайные ситуации, морского мониторинга, анализа растительности, количественной оценки лесных пожаров и городского планирования.

Данные могут быть свободно загружены и проанализированы на многих платформах, включая Copernicus Open Data Hub, Sentinel EO Browser and Google Earth Engine.

В то время как оптические изображения могут иметь оптические помехи, такие как облака и пыль, радиолокационные изображения помогают «видеть» сквозь водяной пар и другие мелкие частицы. И наоборот, приемники радиодиапазона могут быть восприимчивы к помехам от других источников излучения на земле и в воздухе, передающих на тех же длинах волн.

Свободно перемещаясь по картам с данными от Sentinel-1, можно обнаружить много разных интерференций, вспышек, помех, пятен и волн, поэтому объединение нескольких изображений может создать более плавное изображение и удалить некоторые, если не все интерференции.

Эти артефакты изображения являются результатом более высоких отраженных сигналов. Они бывают разных поляризаций, размеров и местоположений, но всегда будут иметь главный угол, перпендикулярный направлению полета спутника, поэтому будут иметь два разных угла наклона в зависимости от типа орбиты.

Большую часть шума можно удалить с помощью некоторых форм агрегации изображений или многовременного анализа, когда для каждого пикселя изображения выбирается наименьшее значение. Когда израильский инженер попытался проделать такой трюк в Google Earth Engine, то случайно выбрал максимальное значение, и результаты были довольно интересными.

Отображая комбинацию поляризаций VH и VV, линии, являющиеся результатом наложения интерференции восходящей и нисходящей орбиты, постоянно сходились.

Интерференционная картина, обнаруженная Sentinel-1.

Что это могло быть?

Это радары с фазированной антенной решеткой AN/MPQ-53/65, которые образуют ракетную батарею Patriot C². Глядя на официальную документацию, военный G-диапазон совпадает с гражданским C-диапазоном. Центральная частота Sentinel-1 составляет 5,405 ГГц, что находится в пределах этого диапазона, поэтому рабочая гипотеза состоит в том, что есть какие-то наземные помехи сигналу Sentinel-1.

Дальнейшие исследования подтвердили, что большая часть этих помех была вызвана действующими системами противоракетной обороны, такими как MIM-104 Patriot PAC-2, которые были разбросаны по территории Бахрейна, Катара, Иордании, Израиля, Йемена и других стран.

И все это было видно, как выяснилось, на общедоступных спутниковых снимках.

Когда батареи Patriot включают радар, то спутники Sentinel-1 улавливает как эхо от своего собственного импульса радиоволн, так и мощный выброс радиоволн с земли из радара. Это проявляется в виде полосы интерференции, перпендикулярной орбитальному пути спутника.

Ракеты Patriot — не единственная система, создающая такого рода помехи. Другие военные радары, работающие на той же частоте C-диапазона, включают морские радары, такие как японский FCS-3, китайский Тип-381 и российский зенитно-ракетный комплекс С-400.

Дэн подтвердил местоположение радаров, которые он обнаружил во время своего первоначального исследования, используя другие открытые источники, такие как изображения на Google Maps.

Он также рассказал о других интересных местах расположения ракетных батарей, таких как шведская группа STRIL.

Шведский массив STRIL, полученный снимком Sentinel-1.

Radar Interference Tracker

Поверхность Земли — это большая территория, и Sentinel-1 получает много данных SAR, для просеивания которых требуется много времени.

Опираясь на первоначальную работу и открытие Харела Дэна, Олли Баллинджер создал инструмент под названием Radar Interference Tracker (RIT), который позволяет любому исследователю легко искать радиочастотные помехи (RFI) от военных радаров на огромных территориях и в большом временном диапазоне.

Годовые совокупные помехи в C-диапазоне также можно легко рассчитать и отобразить на больших интересующих территориях в простой и понятной форме. Если радар включается, когда Sentinel-1 находится над ним хотя бы раз в году, инструмент зафиксирует его и отобразит полосу помех. Одним щелчком мыши пользователи могут увидеть, включался ли радар в какой-либо другой момент за последние семь лет, создав график радиопомех в этом месте:

Даммаме, Саудовская Аравия.

Это эффективно позволяет любому, у кого есть подключение к Интернету, отслеживать, когда и где развертываются определенные военные радарные системы.

Ссылка на инструмент здесь и на его исходники здесь.

В совокупности с оптическими изображениями со спутника и фотографиями на Google Street View можно получать довольно много интересной информации.

Интерференционная картина и оптическое изображение со спутника.

История мощности сигнала в данной точке за несколько лет.

Вид из Google Street View.

Помехи на радиолокационной станции Димона в Израиле.

Следует отметить, что не каждый случай радиочастотных помех C-диапазона вызван военным радаром. Ряд наземных систем используют одну и ту же частоту, от метеорологических радаров до телекоммуникационной инфраструктуры — все они улавливаются Sentinel-1.

Например, на этой карте показаны помехи над Европой, а указатели обозначают расположение метеостанций, видимых на веб-сайте Всемирной метеорологической организации. Хотя помехи вокруг некоторых метеорологических радаров и городов кажутся несколько выше, они производят только слабые сигналы по сравнению с военными радарами. Полный технический обзор обнаружения и локализации радиочастотных помех с помощью Sentinel-1 см. в этой статье.

Как использовать Radar Interference Tracker

Ниже приведен скриншот интерфейса с пятью помеченными компонентами, каждый из которых мы рассмотрим отдельно. В этом примере инструмент сосредоточен на системе противоракетной обороны MIM-104 Patriot PAC-2, размещенной в Даммаме, Саудовская Аравия. Представленные изображения представляют собой совокупность данных радиолокационных помех за январь 2022 года.

Аннотированный интерфейс Radar Interference Tracker.

Точка в центре экрана указывает место, в котором измеряются радиочастотные помехи (РЧП). Пользователи могут измерять РЧ-помехи в любом месте, просто щелкнув на карте точку, которую они хотят исследовать.
На графике слева показаны история радиочастотных помех (РЧП) в месте, отмеченном синей точкой в центре карты. Красные и синие полосы на карте соответствуют большим пикам на этом графике, которые обычно указывают на наличие военного радара или другого источника помех C-диапазона. В этом примере мы видим, что этот радар был включен где-то в середине 2021 года. При наведении курсора на график отобразится дата съемки изображения, а при нажатии на график загрузятся изображения за этот период. Пользователи могут загрузить график, нажав кнопку справа от графика.
Эта строка указывает дату и уровень агрегации (год, месяц, день) отображаемых изображений.
Выпадающее меню позволяет пользователям объединять спутниковые изображения на трех уровнях.
Агрегирование по годам требует много времени, но полезно для прочесывания. Если радар будет обнаружен в любой момент данного года, он будет виден в этом слое.

Агрегирование по месяцам или дням намного быстрее, и это полезно, если вы уже нашли радар и хотите исследовать его дальше.

Непрозрачность слоя радара можно переключать с помощью ползунка справа.
5 Чтобы посетить местоположения известных радаров, выберите одно из местоположений в этом раскрывающемся меню.

В GIFке ниже мы переходим к другому сигналу помехи к северу от сигнала в Даммаме. Если мы нажмем на сигнал, будет сгенерирован новый график, который предоставляет историческую информацию о RFI в это месте.

Наводя курсор на график, мы видим, что в недавнем прошлом есть три основных момента, когда этот радар был активен и видим всплески помех в апреле, сентябре и декабре 2021 года. Нажав на всплеск в апреле, мы можем загрузить историю изображений с этого периода, выявляя сильный сигнал помех. При нажатии на случайный период, когда на графике нет всплесков (июль 2020 г.), загружаются изображения при отсутствии помех.

По умолчанию изображения, отображаемые в инструменте, агрегированы по месяцам. Это означает, что если помехи будут обнаружены в любой момент в течение данного месяца, они будут отображены на карте.

Агрегирование по годам требует больше времени для загрузки, но очень полезно для наблюдения за большой территорией. Если помехи будут обнаружены в любой момент в течение года, они проявятся. На приведенном ниже GIF показано, как можно использовать годовое агрегирование для обнаружения радаров.

GIF начинается с изображений за май 2021 года. В этот период не было обнаружено никаких сигналов, поэтому особо не на что смотреть.

Однако если мы изменим таймфрейм в дашборде в левой части инструмента на агрегирование по годам, то вдруг увидим два сильных сигнала. Нажав на первый сигнал, мы можем увидеть, что радар был засечен только за один день в 2021 году — 13 ноября. Но этого достаточно, чтобы его обнаружить, если агрегировать по годам. Щелчок по пику на графике загружает изображения с этой даты, и мы можем загрузить изображения с этого дня. Ежедневные изображения будут отображаться фиолетовым цветом.

Как только вы заметили радар, вы можете найти точный источник, увеличив масштаб полосы помех. Уменьшив непрозрачность, чтобы показать спутниковую карту высокого разрешения. В GIF ниже мы увеличиваем сигнал и уменьшаем непрозрачность, чтобы найти источник излучения.

Еще один пример в Даммаме, Саудовская Аравия.

При выборе Dammam в раскрывающемся меню в разделе «Посетить примеры местоположений» изображение увеличивается до точки в центре полосы помех, чтобы показать систему противоракетной обороны MIM-104 Patriot PAC-2. В центре системы находятся три транспортных средства, отмеченные выделенными прямоугольниками: радар AN/MPQ-53 (красный), станция управления (синий) и грузовик-генератор (зеленый). Черные прямоугольники обозначают грузовики с ракетными установками. Компоненты ракетной батареи Patriot крупным планом можно увидеть в этом видео, снятом Национальной гвардией США.

Одна из самых больших проблем для OSINT-исследователей — это знать, где искать или находить ту первую подсказку, которая позволяет значительно сузить поиск. Radar Interference Tracker позволяет любому, у кого есть подключение к Интернету, проводить мониторинг больших территорий на наличие радаров.