Satellitennavigation 12.10.2020, 16:45 Uhr

Mehr Sicherheit: Fraunhofer trickst Störsender aus

Die Satellitennavigation gewinnt an Bedeutung. Das könnte zu einem Problem werden, denn sie lässt sich verhältnismäßig leicht stören und manipulieren. Glücklicherweise haben Fraunhofer-Forscher dafür bereits eine erste Lösung gefunden, die sich im Praxistest befindet. Auch ein Angebot für den Massenmarkt wird entwickelt.

Satellit über Erde

Satelliten sind ein wichtiger Teil unserer Kommunikationssysteme. Jetzt sollen sie auch im zivilen Bereich sicherer werden.

Foto: panthermedia.net/Wavebreakmedia (YAYMicro)

Die meisten Autofahrer, die in den vergangenen Jahren einen Führerschein gemacht haben, wären mit einem handelsüblichen Stadtplan oder einer Straßenkarte wohl überfordert. Wie soll man fahren und dabei den Plan auf den Knien balancieren? Das hat einen einfachen Grund: Kaum einer ist im Umgang mit Plänen noch geübt, denn Navigationssysteme gehören zum Alltag. Jedes Smartphone ist damit ausgerüstet, und in vielen Neuwagen sind sogar Geräte verbaut, die aktuelle Staumeldungen direkt einbeziehen. Das ist nicht nur für den privaten Gebrauch ausgesprochen praktisch. Zum Beispiel Polizei und Feuerwehr gelangen dank der Navis ebenfalls schneller ans Ziel.

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Natürlich sind nicht nur Navigationssysteme auf eine störungsfreie Datenübertrag der Satelliten angewiesen. Das Gleiche gilt unter anderem für kritische Infrastrukturen, wie Energie-, IT- oder Mobilfunknetze. Das heißt aber auch, dass sich alle Beteiligten hundertprozentig darauf verlassen wollen, dass die Daten korrekt sind und nicht durch Störsender manipuliert wurden – genau das wollen Forscher vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS aus Nürnberg garantieren. Dafür haben sie den Joseph-von-Fraunhofer-Preis erhalten, der intern für herausragende wissenschaftliche Leistungen an Fraunhofer-Forscher verliehen wird.

Jammer und Spoofer behindern Signalübertragung

Permanent kreisen Navigationssatelliten über unseren Köpfen, mit der stolzen Geschwindigkeit von etwa vier Kilometern pro Sekunde. Das wären 14.400 Stundenkilometer. Dabei haben sie eine Entfernung von etwa 20.000 Kilometern zur Erde. Ihre Position wechselt also extrem schnell, wird aber permanent gesendet und mit einem Zeitstempel versehen, der dank Atomuhren extrem genau ist.

Auf der anderen Seite stehen die Störsender, im Fachjargon Jammer genannt. Sie können den Empfang der Signale unterbinden. Ein weiteres Problem sind Täuscher, auch als Spoofer bezeichnet. Sie sind in der Lage, Navigationssystemen falsche Orts- und Zeitinformationen vorzuspielen. Schutz und Verschlüsselungstechnologien standen für den zivilen Bereich bislang nach Angaben der Fraunhofer-Wissenschaftler jedoch nicht zur Verfügung. Das soll sich jetzt ändern.

„Das Galileo Public Regulated Service, kurz PRS-System, ist das weltweit erste verschlüsselte Signal für die Nutzung im zivilen hoheitlichen Bereich“, sagt Alexander Rügamer, stellvertretend für das Forschungsteam. Die Basis ist also das europäische Satellitennavigationssystem Galileo. Abhängigkeiten von den USA oder von Russland gibt es dementsprechend nicht. Dass Galileo Jamming und Spoofing zudem gut abwehren kann, ist bekannt, was jedoch fehlte, war ein PRS-Empfänger für den zivilen Bereich. Den haben die ILS-Wissenschaftler entwickelt. Die Daten können dabei nur von autorisierten Personen abgerufen werden. Die neue Technologie wird aktuell in Polizei- und Feuerwehrautos getestet.

Bauteile Empfänger

Diese einzelnen Bauteile des neuen Systems wurden bereits in Polizei- und Feuerwehrautos verbaut.

Foto: Fraunhofer / Banczerowski

Daten werden über Server am Fraunhofer ILS ausgewertet

Klar ist aber auch: Für den Massenmarkt sind die neuen Empfänger ungeeignet, weil die Kosten zu hoch wären. „Wir haben PRS-Systeme daher noch einmal gänzlich anders gedacht“, sagt Günter Rohmer, der ebenfalls zur Forschergruppe gehört. Vereinfacht gesagt, sei es ausreichend die „Signale vom Himmel“ aufzuzeichnen. Sie werden also gar nicht im Gerät selbst ausgewertet, sondern in einer speziellen Server-Infrastruktur. Die dafür notwendigen Server stehen am Fraunhofer IIS in Nürnberg.

Bis zur Marktreife sind aber noch einige Fragen offen. Zur Beantwortung setzen die Forscher unter anderem Simulatoren ein. Über einen PRS-Signal-Simulator können Hersteller und Anwender beispielsweise klären: Wie reagiert der Empfänger, wenn er schnell beschleunigt wird – etwa in Fluggeräten? Funktioniert er auch in Australien? So erkennen die Wissenschaftler, was sie bei der Weiterentwicklung beachten müssen.

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