Sicherer GPS-Empfang mit GPS-Anti-Jamming-Technologie

Ob bei der Überwachung von Geldtransportern, dem Einsatz von Drohnen oder autonomen Robotern zur Sicherung kritischer Infrastrukturen – GPS kommt in immer mehr Bereichen der Sicherheit zum Einsatz. Die Technologie ermöglicht es, jederzeit und an jedem Ort der Welt die genaue Position zu bestimmen. Dazu empfangen GPS-Empfänger Signale von Satelliten, die sich im All in einer Entfernung von etwa 20.000 bis 26.000 Kilometern über der Erde befinden. Die Signalstärke ist entsprechend gering und macht diese Technologie anfällig für Störungen. Neben physischen Hindernissen oder atmosphärischen Effekten sorgen in letzter Zeit immer häufiger gezielte Störungen für Aufmerksamkeit.

„Mit einem Störsender im gleichen Frequenzbereich lassen sich die Signale der Satelliten überdecken, wodurch eine exakte Positionsbestimmung oder Ortung unmöglich wird“, sagt Michael Singer, Geschäftsführer von ppm, einem spezialisierten Systemhaus für Positionierungslösungen. „Da die Navigationssatelliten relativ schwache Signale aussenden, sind hier schon relativ kleine Transmitter ausreichend.“

Bedrohung durch ­Jamming und Spoofing

Der Handel mit Störsendern, den sogenannten GPS-Jammern, sowie deren Nutzung ist in Deutschland verboten, dennoch können diese Geräte für einen geringen Preis im Internet erworben werden. Insbesondere beim Frachtdiebstahl kommen Jammer immer wieder zum Einsatz. „Professionell organisierte Frachtdiebe wissen mittlerweile, dass LKWs und Container per GPS getrackt werden“, so Michael Singer. „Deshalb kommt es immer wieder vor, dass Diebe einen GPS-Jammer im LKW oder Container platzieren und ihn damit für die Tracking-Tools unsichtbar machen. Eine Nachverfolgung ist nicht mehr möglich.“

Ebenso kritisch ist das sogenannte GPS-Spoofing: Hierbei werden GPS-Signale manipuliert, sodass der Empfänger eine falsche Position anzeigt. Am einfachsten funktioniert das über eine Reply-Attacke, bei der das Zeitsignal des Satelliten aufgenommen und mit einer gewissen Verzögerung wieder ausgespielt wird. Kriminelle können diese Methode nutzen, um Fahrer auf falsche Routen zu lotsen, um Fracht zu stehlen. Eine Spoofing-Attacke könnte auch bei Überwachungsrobotern dazu führen, dass Vorfälle an ganz anderen Positionen gemeldet werden, als sie eigentlich stattfinden.

Besonders viel Aufmerksamkeit haben Anfang des Jahres die großflächigen GPS-Ausfälle im Ostseeraum auf sich gezogen. Sicherheitsexperten sehen Russland in der Verantwortung für diese massiven Störungen, die zu Problemen im Flug- und Schiffsverkehr führten. Gleichzeitig können Vorfälle wie diese auch jede Art von GPS-gestützter Sicherheitslösung beeinträchtigen.  

GPS-Anti-Jamming-Technologie (GAJT)

Im militärischen Umfeld sind Störungen des GPS schon seit langem ein Thema. Dementsprechend intensiv wurde hier nach geeigneten Gegenmaßnahmen gesucht. Mittlerweile sind auch für den zivilen Bereich effektive technische Lösungen verfügbar, die insbesondere im Frachtschutz zum Einsatz kommen. Die GPS-Anti-Jamming-Technologie (GAJT) schützt Satellitennavigationssysteme vor gezielten Störungen, um Jamming und Spoofing zu unterbinden. Die Technologie wurde von Novatel entwickelt, einem Unternehmen der Hexagon-Gruppe, das auf Technologien zur Erfassung, Analyse und Nutzung von Geodaten spezialisiert ist.

GAJT-Antennen können zwischen echten GPS-Signalen und Störsendern unterscheiden. Der Schlüsselfaktor ist dabei die Signalbewegung: Die Navigationssatelliten, von denen das GPS-Signal stammt, bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von rund vier Kilometern pro Sekunde durch den Weltraum. Störsender hingegen sind meist statisch und auf der Erde platziert. Gleichzeitig senden sie ein deutlich stärkeres Signal, das die Elektronik im Frontend des GPS-Empfänger sättigt. Sobald die GAJT-Antennen ein solches Signal erkennen, erstellen sie davon ein digitales Abbild. Durch einen integrierten Algorithmus wird dieses Abbild analysiert, um es zu eliminieren.

Das Prinzip ist, wenn auch stark vereinfacht, vergleichbar mit der Erzeugung eines Gegenschalls, bei dem sich zwei Schallwellen neutralisieren. Damit arbeiten beispielsweise moderne Advanced-Noise-Canceling (ANC) Kopfhörer: Sobald die Mikrofone im Headset ein Umgebungsgeräusch erkennen, berechnet der Chip einen exakten Gegenschall, der die externe Geräuschquelle ausgleicht.  

GAJT-Systeme von Novatel schützen GPS-Signal

Novatel hat zwei GAJT-Systeme entwickelt, die für zivile Einsatzzwecke zu Land und auf See geeignet sind. Exklusiver Handelspartner in Deutschland ist das Unternehmen Precise Positioning Management ppm mit Sitz in Penzberg. Beide Systeme können ein sicheres GPS-Signal aufrechterhalten, selbst wenn mehrere und zugleich sehr starke Störsender zum Einsatz kommen.

Das Modell GAJT 710 MS kann bis zu sechs parallel arbeitende Störsender unterdrücken, das Modell GAJT 410ML bewältigt bis zu drei. Sobald das GAJT-System Störungen wahrnimmt, analysiert es die Richtung, aus der das Störsignal kommt. Anschließend reduziert es automatisch die Antennenverstärkung in diese Richtung, sodass genügend legitime GPS-Signale aus anderen Richtungen empfangen werden können. Außerdem punkten beide GAJT-Systeme durch ihre geringe Wärme- und Geräuschentwicklung, wodurch eine ungewollte Entdeckung der Geräte erschwert wird.