GPS- Scrambler | Spoofer | Jammer -- Eine Gefahr für unsere GA?

[cosy]

Der DGAC veröffentlicht ein NOTAM für die Region Roanne/St.Etienne/Clermont Ferrand wonach vom 2.12 bis 12.12. in dieser Region von GND bis FL135 der GPS Empfang gestört ist und auf konventionelle Naviagitionshilfen ausgewichen werden muss.

 

Offenbar setzt das Militär eine neue Generation von Scramblern ein(oder Spoofer oder Jammer- die Fachwelt ist sich scheinbar {noch} nicht einig über die korrekte Bezeichnung).

 

Bekannte Scrambler, die meist aus China stammen, haben eine Reichweite von einigen Metern bis einige hundert Meter. Das hier ist meines Erachtens neu.

 

2014 hatte das franz. Militär - genauer das DGA-MI das Forschungszentrum für elektronische Kriegsführung (heiss früher CELAR) bereits einen Versuch in Rennes durchgeführt. Die avisierte Zone war gemäss NOTAM etwa 30km gross, aber reichte nicht so hoch.

 

Was meint Ihr zum Thema.

 

Meine Gedanken und Fragen (immer mit Blick auf die GA und speziell die Flüge nach VFR, S-VFR, enRoute IFR mit VFR Start/Ldg gemäss dem neuen light-IFR der EASA):

 

Werden wir in Zukunft nun mit diesem Phänomen konfrontiert?

1) Wie verhalten sich die nationalen Luftraum-Regulatoren/Operatoren? Die VFR Funkfeuer werden tendenziell weniger

2) Ist die IFR-Variante der Rega und der Schweizer Militärhelis mit SBAS sicher resp. immun gegen solche Störquellen ?

3) Wie merke ich im Cockpit, wenn mein GPS gefälschte Satellitendaten erhält?

4) Sollte man eines der redundant vorhandenen GPS auf Glonass oder in naher Zukunft Baidou oder Gallileo umstellen?

5) Gibt es eine Verfolgung der Schwankungsbreite der Signale, oder kann ein Alghorithmus wie z.B. das widerhohlte Abrufen des Almanachs ein Spoofing aufdecken? (..und somit eine Operation am Laufenden Gerät ermöglichen)

 

6) Wie ist Eure Erfahrung mit GPS-Präzision?

 

Ich selbst hatte letzten Sommer bei Anflug und Landung auf LIMW von LSGS herkommend einen südlichen (seitlichen) Versatz der Anzeige mit der realen Anflug- und Pistenachse von 0.4 NM (etwa 600m) festgestellt. Die Position Ost/West hatte aber gestimmt, auch die vom GPS errechnete Groundspeed war ok. Das GPS (Garmin) hatte keinerlei Fehlermeldungen produziert. 

 

7) Macht die Schweiz (Mil) auch solche gezielten Störaktionen (siehe auch Hinweis in VFR -Guide Seite 14 unten zum südlichen Luftraum der Alpen)

 

Quellen:

- GPS in Wikipedia

- GPS-Spoofing (Wikipedia Deutsch)

- VFR Guide Skyguide

- Brouilleurs GPS , LeMonde vom 23.3.2012

- GPS Jamming in England, NOTAM

- Kommentar eines Bloggers zur militärischen Störübung in Rennes

 

Ich bin gespannt auf Eure Meinungen und Erfahrungsberichte.

 

 

 

[pathi]

Hallo Cosy

 

ich habe zwar keine Erfahrungen, welche ich hier zum Besten geben könnte. Aber mir sind ähnliche Fragen aufgetaucht, als ich den Artikel auf Heise.de zum Thema Navigation bei der US-Navy gelesen habe: http://www.heise.de/tp/artikel/46/46280/1.html

 

Immerhin haben wir ja genug alternativen, sei es VFR Sichtnavigation oder die konventionellen IFR-Methoden.

[Dierk]

Offenbar setzt das Militär eine neue Generation von Scramblern ein(oder Spoofer oder Jammer- die Fachwelt ist sich scheinbar {noch} nicht einig über die korrekte Bezeichnung).

 

Also wenn ich's richtig verstanden habe, ist ein Jammer ein Gerät, welches die Frequenzen mit Rauschen oder ähnlichem blockiert. Gefälschte GPS-Daten werden keine gesendet. Kommt man in den Bereich eines Jammers, wird die Präzision ungenau und fällt schliesslich aus (Tunneleffekt). Bereits im Golfkrieg sollen handelsübliche Mikrowellenherde auf einfache Weise manipuliert worden sein, um sie zu billigen Mikrowellenjammern mit lokaler Wirkung zu machen.

 

Spoofing ist die Erzeugung gefälschter GPS-Daten mit dem Ziel, dem GPS-Empfänger eine falsche Position zu suggerieren. Es soll in der Ukraine angewendet werden (Quelle http://www.gps.gov/governance/advisory/meetings/2015-06/minutes.pdf Seite 16).

 

Eine etwas schwer verständliche Übersicht über den technischen Stand gibt es hier: http://www.gps.gov/governance/advisory/meetings/2015-06/humphreys.pdf

 

Am einfachsten umsetzbar ist wohl die Verteidigung mit in den Himmel gerichteten (und zur Erde hin abgeschotteten) Richtantennen, vorausgesetzt, der Störer befindet sich am Boden.

Bearbeitet 28. Oktober 2015 von Dierk

[FalconJockey]

...kommt auch im regulären IFR-Betrieb vor, wenn ein Berufskraftfahrer sein eigenes GPS-Signal stört, damit der Chef nicht sieht, dass er gerade eine Fuhre auf eigene Faust (schwarz) fährt, oder irgendwo Pause macht.

[sirdir]

'Immun sein' kann man da schlecht. Wenn ein so schwachen Signal durch ein wesentlich stärkeres gestört wird, kann man da wenig machen. Ob das nun GPS oder Galileo oder GLONASS ist, spielt IMHO keine Rolle.

[cosy]

'Immun sein' kann man da schlecht. Wenn ein so schwachen Signal durch ein wesentlich stärkeres gestört wird, kann man da wenig machen. Ob das nun GPS oder Galileo oder GLONASS ist, spielt IMHO keine Rolle.

Danke  Dierk für die Präzisierung resp. Unterscheidung zwischen Spoofing und Jamming.Du hast natürlich recht. Danke sirdir, das ist verständlich und klar.

 

Gegen Jamming kann man nichts machen, ausser die von Dierk vorgeschlagene Antenne Richtung Himmel , was ja in fest installierten EFIS normalerweise auch gemacht wird.

 

Gegen Spoofing oder Störsender ist es schon schwieriger(ich vermute, meinen beschriebenen Effekt in Aosta sowie die per NOTAM angemeldete  'Störung' bis FL135 in Frankreich fällt in diese Kategorie).

 

Den Effekt in Aosta finde ich auch extrem gefährlich. In diesem Fall denke ich wäre es eine möglichkeit, GPS1 auf GPS und GPS2 zum Bsp auf Glonass laufen zu lassen.

 

Ich kenne keine zuverlässigen Aussagen zur Genauigkeit von Glonass aus der Aviatik.  In einem Wanderforum schreibt einer, dass ein Garmin mit nur GPS besser sei als GPS+GLONASS in der Einstellung. Meine Installation im Flz beim beschriebenen Effekt 'Aosta' (siehe erster Beitrag) ist ein Garmin mit der Einstellung GPS+GLONASS.

Ich fand hier eine zwar alte(GLONASS der ersten Generation) aber gute wissenschaftliche Untersuchung zum Vergleich zw. GPS, GLONASS und BEIDOU [Eissfeller et al, Seite 193 Fig. 12a und b] . Danach ist GLONASS in Europa deutlich präziser als GPS.

 

 

Seite

[sirdir]

Gegen Jamming kann man nichts machen, ausser die von Dierk vorgeschlagene Antenne Richtung Himmel , was ja in fest installierten EFIS normalerweise auch gemacht wird.

Ob die Antenne Richtung Himmel hilft, halte ich auch für fraglich. Wenn du am Boden mit ein paar kW Sendeleistung (kann ja auch mehr sein...) störst, kannst du die paar W die vom Himmel kommen immer noch 'überdecken'.

Das gilt IMHO sowohl für Spoofing wie auch für Jamming. Spoofing wäre mit entsprechend schlauer Technik zu erkennen, es sei denn, der Betreiber von Navstar (oder wie hiess GPS nochmal?) spielt da selbst mit, dann hast du keine Chance.

 

 

Ich kenne keine zuverlässigen Aussagen zur Genauigkeit von Glonass aus der Aviatik.  In einem Wanderforum schreibt einer, dass ein Garmin mit nur GPS besser sei als GPS+GLONASS in der Einstellung. Meine Installation im Flz beim beschriebenen Effekt 'Aosta' (siehe erster Beitrag) ist ein Garmin mit der Einstellung GPS+GLONASS.

Ich fand hier eine zwar alte(GLONASS der ersten Generation) aber gute wissenschaftliche Untersuchung zum Vergleich zw. GPS, GLONASS und BEIDOU [Eissfeller et al, Seite 193 Fig. 12a und b] . Danach ist GLONASS in Europa deutlich präziser als GPS.

Keine Ahnung ob man das so generell sagen kann. Ein schlaues GPS sollte die Genauigkeit ja berechnen können und dementsprechend auch entscheiden, ob welche Satelliten man hinzuzieht und welche man gegebenenfalls ausblendet, wenn genügend Alternativen zur Verfügung stehen.

[FalconJockey]

Wenn Du nach VFR fliegst, hast Du damit keinerlei Probleme, weil Du ja nach Karte und nach Sicht navigierst. Und wenn man IFR unterwegs ist, hat man in mehr oder minder ernstzunehmenden Flugzeugen (=kommerzieller Passagiertransport) unabhängige Quellen wie AHARS/IRS, die einem genau genug den Weg weisen bzw. die Position feststellen. Gefährlich ist das also nicht - mein Flugzeug warnt mich jeweils im CAS (Crew Alerting System), wenn das GPS-Signal nicht zuverlässig ist.

[sirdir]

Wenn Du nach VFR fliegst, hast Du damit keinerlei Probleme, weil Du ja nach Karte und nach Sicht navigierst. Und wenn man IFR unterwegs ist, hat man in mehr oder minder ernstzunehmenden Flugzeugen (=kommerzieller Passagiertransport) unabhängige Quellen wie AHARS/IRS, die einem genau genug den Weg weisen bzw. die Position feststellen. Gefährlich ist das also nicht - mein Flugzeug warnt mich jeweils im CAS (Crew Alerting System), wenn das GPS-Signal nicht zuverlässig ist.

Ja, wenn es gestört wird. Wenn es 'gespooft' (wie sagt man das auf Deutsch? Am ehsten verfälscht?) wird, könnte das je nach dem eben schon unentdeckt bleiben, je nach dem wie gut das gemacht wird. Die Frage ist, was das IRS macht, wenn 'trägheits' und GPS Daten langsam (oder schneller) auseinander laufen.

[FalconJockey]

Die Trägheitssysteme driften relativ langsam ab, von daher wäre eine solche Verfälschung der Daten einfach herauszufinden. Da kommt dann eine Meldung in die Richtung "POSITION DISAGREE".

[HB-JAN]

RAIM prediction sollte dem ja abhilfe schaffen, oder liege ich falsch?

[FalconJockey]

Nicht, wenn Dir jemand das Signal regional/lokal verfälscht.

[mycontrols]

 

Werden wir in Zukunft nun mit diesem Phänomen konfrontiert?

1) Wie verhalten sich die nationalen Luftraum-Regulatoren/Operatoren? Die VFR Funkfeuer werden tendenziell weniger

2) Ist die IFR-Variante der Rega und der Schweizer Militärhelis mit SBAS sicher resp. immun gegen solche Störquellen ?

3) Wie merke ich im Cockpit, wenn mein GPS gefälschte Satellitendaten erhält?

4) Sollte man eines der redundant vorhandenen GPS auf Glonass oder in naher Zukunft Baidou oder Gallileo umstellen?

5) Gibt es eine Verfolgung der Schwankungsbreite der Signale, oder kann ein Alghorithmus wie z.B. das widerhohlte Abrufen des Almanachs ein Spoofing aufdecken? (..und somit eine Operation am Laufenden Gerät ermöglichen)

 

6) Wie ist Eure Erfahrung mit GPS-Präzision?

 

Ich selbst hatte letzten Sommer bei Anflug und Landung auf LIMW von LSGS herkommend einen südlichen (seitlichen) Versatz der Anzeige mit der realen Anflug- und Pistenachse von 0.4 NM (etwa 600m) festgestellt. Die Position Ost/West hatte aber gestimmt, auch die vom GPS errechnete Groundspeed war ok. Das GPS (Garmin) hatte keinerlei Fehlermeldungen produziert. 

 

7) Macht die Schweiz (Mil) auch solche gezielten Störaktionen (siehe auch Hinweis in VFR -Guide Seite 14 unten zum südlichen Luftraum der Alpen)

 

 

Ich habe mich auf Cosy's Anfrage bei einem unserer Equipment Experten mal schlau gemacht. Das Thema ist komplex, ich hoffe ich gebe alles richtig wieder…

 

1. Der ANSP (Air Navigation Service Provider) ist für die GNSS Infrastruktur nicht zuständig, er achtet nur beim Procedure Design auf die Verfügbarkeit der Signale. Ob dann effektiv zur beabsichtigten Zeit z.B. für einen Anflug genügend Satelliten verfügbar sein werden, muss der PIC bei der Flugvorbereitung mittels RAIM Vorhersage selbst überprüfen.
2. Das Fliegen auf dem LFN stellt als RNP Verfahren hohe Anforderungen an die Ausrüstung der Helikopter. Das Bordnavigationssystem  verfügt über eine Integritätsüberwachung und Alarmierung, es gewährleistet nicht nur eine hohe Genauigkeit, sondern auch das Erkennen (und Ausschliessen) von nicht plausiblen Signalen. Es wäre somit eine höchst komplexe, wenn nicht unmögliche Angelegenheit, das Signal für den Helikopter unbemerkt zu verfälschen.   
3. Der integrierte Rechner überprüft laufend die Qualität und Plausibilität der Signale, das GPS würde sich also mit einer Fehlermeldung verabschieden.
4. System der Wahl wäre Galileo, dies wird von allen Systemen das Genaueste sein.
5. Die Satellitensignale werden laufend überprüft und korrigiert, auch die Satelliten selbst werden laufend korrigiert und in Position gebracht. Das Gerät im Flugzeug ist nur ein Empfangsgerät, es kann also gar nichts aktiv abfragen.
6. Beim Fliegen konnte ich mich bisher nicht über Ungenauigkeit beklagen, am Radar stelle ich jedoch manchmal fest, dass die Genauigkeit überschätzt wird… gerade an Luftraumgrenzen sollte man nicht allzu kleinlich sein mit der Sicherheitsmarge, das System selber mag ja genau sein, aber ist es das Map Overlay auch? Besonders überlagernde Linien werden meist parallel dargestellt, dies kann dann zu unangenehmen Überraschungen führen.  
7. Nein.

 

Das Beispiel von Aosta: mit plusminus 1 NM wärst du sogar noch in der RNAV1 Toleranz… Interessant wäre noch, wie es um die Anzahl sichtbarer Satelliten zur fraglichen Zeit stand: http://augur2.ecacnav.com/augur/app/visibility

 

Sehr empfehlenswerte Literatur zum Thema kann man bei der AOPA Germany finden, speziell die Safety Letters zum VFR Fliegen mit GPS sowie über PBN passen bestens zum Thema.

https://aopa.de/publikationen/aopa-safety-letter/aopa-safetyletter.html