Neue Methoden zur Erkennung von Signalstörungen und Spoofing
Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) bilden das unsichtbare Rückgrat unseres modernen Lebens. Sie sind unverzichtbar für den Verkehr, den Katastrophenschutz und die öffentliche Sicherheit. Gleichzeitig sind sie anfällig für Störungen, sowohl natürlicher als auch vom Menschen verursachter Art.
Angesichts unserer zunehmenden Abhängigkeit von GNSS arbeitet die Europäische Weltraumorganisation (ESA) intensiv daran, die Widerstandsfähigkeit der Sattellitennavigation zu gewährleisten, und unterstützt Unternehmen sowie Mitgliedstaaten dabei, neue Wege zur Erkennung von Störungen zu finden.
Da 10 % des europäischen Bruttoinlandsprodukts auf Satellitennavigation beruhen, sind die wirtschaftlichen Auswirkungen von GNSS-Störungen erheblich. Im zweiten Quartal 2025 wurden weltweit mehr als 10 000 Schiffe als von mutwilligen Störungen betroffen gemeldet, was einer Verachtfachung gegenüber dem ersten Quartal des Jahres 2025 entspricht.
Störungen beeinträchtigen nicht nur die Navigation zu Land, in der Luft und auf See, sondern führen auch zu Sicherheitsrisiken und wirtschaftlichen Verlusten, da viele Schiffssysteme – darunter Brandschutz- und Notsignalsender – sowie kritische Infrastrukturen wie Stromnetze mit GNSS verbunden sind. Im Jahr 2025 forderte eine von mehreren Organisationen der Vereinten Nationen veröffentlichte gemeinsame Erklärung den Schutz dieser Signale vor gefährlichen Störungen.
GNSS-Signalstörungen können viele Formen annehmen. Beispielsweise werden GNSS-Signale durch stärkere Signale überlagert. Beim Spoofing werden sie gefälscht, um den Empfänger in die Irre zu führen. GNSS-Signalstörungen treten auch auf natürliche Weise aufgrund des Weltraumwetters auf. Geladene Teilchen in der Ionosphäre, die von der Sonne beeinflusst werden, können Signale stören oder verzögern.
Die Suche nach Möglichkeiten zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der Satellitennavigationssysteme hat für die ESA höchste Priorität. Als führender Systementwickler für die Europäische Union ist die ESA dafür verantwortlich, bestehende Systeme wie Galileo und EGNOS widerstandsfähiger zu machen.
Mit Fokus auf Innovation stärkt die ESA die Widerstandsfähigkeit, indem sie ein mehrschichtiges Gesamtsystem für GNSS erforscht (zum Beispiel durch Celeste LEO-PNT), neue Technologien durch Forschung und Entwicklung vorantreibt und diese bei Veranstaltungen wie dem Jammertest erprobt.
Das Programm „Navigation Innovation and Support“ (NAVISP) fördert Innovationen in den Bereichen Positionierung, Navigation und Zeitmessung (PNT), unterstützt die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie und begleitet die Mitgliedstaaten bei der Umsetzung ihrer nationalen Strategien. Vor kurzem hat NAVISP drei Aktivitäten unterstützt, die neue Methoden zur Überwachung und Kartierung von GNSS-Störungen entwickeln.
Das vom norwegischen Forschungszentrum SINTEF im Rahmen von NAVISP entwickelte „Advanced Radio Frequency Interference Detection, Alerting and Analysis System“ (ARFIDAAS) überwacht kontinuierlich die Frequenzen von Galileo, GPS und GLONASS, um Störungen nahezu in Echtzeit zu erkennen und zu analysieren.
ARFIDAAS-Stationen in Amsterdam (Niederlande) und Trondheim (Norwegen) spielten eine Schlüsselrolle bei Forschungsarbeiten, bei denen starke GNSS-Störungsereignisse, von denen Europa, Grönland und Kanada betroffen waren, auf ein russisches Militärsatellitensystem zurückgeführt wurden.
Durch die Ermöglichung schneller Warnmeldungen und den Aufbau einer Datenbank bekannter Bedrohungen unterstützt ARFIDAAS Betreiber kritischer Infrastrukturen bei der Bewertung von Störungen und der Einleitung von Gegenmaßnahmen und trägt gleichzeitig zur langfristigen Widerstandsfähigkeit und zum Schutz GNSS-basierter Systeme bei.
Dimetor GmbH, ein österreichisches Unternehmen, das sich auf Überwachungsdienste für Infrastruktur der Telekommunikation spezialisiert hat, nutzt Daten von GNSS-Empfängern, die an Mobilfunkmasten angebracht sind, um Signalstörungen und Spoofing zu erkennen. Diese Technik könnte Karten zu Signalstörungen und Spoofing auf nationalen Ebenen liefern.
Diese neue Methode könnte kontinuierlich Daten zur Signalstörung und zum Spoofing über große Gebiete liefern. Dahingegen werden die derzeitigen Daten von Piloten gemeldet und sind daher nur verfügbar, wenn Flugzeuge im Einsatz sind.
Durch den Einsatz von GNSS-Empfängern, die bereits in Telekommunikationsnetzwerken vorhanden sind, könnte eine schnellere und genauere Identifizierung von Bereichen mit Signalstörungen ermöglicht werden und so Behörden und Dienstanbieter beim Schutz zuverlässiger Ortungsdienste unterstützen.
Ein weiteres Projekt unter der Leitung von onocoy kombiniert künstliche Intelligenz mit einem gemeinschaftsbasierten Überwachungsansatz zur Erkennung von Signalstörungen und Manipulationsversuchen. Im Mittelpunkt dieser Aktivität steht der Schutz hochpräziser Ortungsdienste, die in den Bereichen Verkehr, Logistik und autonome Systeme zum Einsatz kommen. Das Schweizer Start-up baut ein globales, dezentrales Netzwerk von Referenzstationen auf, um Korrekturen für GNSS-Daten bereitzustellen.
In der ersten Projektphase hat onocoy gefälschte GNSS-Daten simuliert, gesammelt, analysiert und damit experimentiert, um die künstliche Intelligenz darauf zu trainieren, zwischen gefälschten und echten Signalen zu unterscheiden.
In möglichen zukünftigen Phasen sollen KI-gestützte Algorithmen zur Betrugserkennung entwickelt, trainiert und validiert sowie im onocoy-Netzwerk implementiert werden. Dadurch wird die Widerstandsfähigkeit des Netzwerks erhöht, sodass es hochpräzise GNSS-Daten für kritische Anwendungen bereitstellen kann.
Durch die Erkennung und die Erstellung von Karten zu Signalstörungen und Spoofing auf nationaler oder sogar globaler Ebene könnten diese Lösungen dazu beitragen, die Zuverlässigkeit der Satellitennavigation für kritische Dienste zu erhöhen und genaue, kontinuierliche PNT-Dienste dort zu gewährleisten, wo sie am dringendsten benötigt werden.
Über NAVISP
Das „Navigation Innovation and Support Programme“ (NAVISP) der ESA zielt darauf ab, industrielle Kapazitäten in Europa und Kanada auszubauen und gleichzeitig Pionierarbeit bei der Weiterentwicklung neuartiger Systeme für Positionierung, Navigation und Zeitmessung (PNT) zu leisten. Das Programm fördert Innovationen über die Satellitennavigation hinaus und treibt die Entwicklung von Produkten und Dienstleistungen voran, die bestehende PNT-Fähigkeiten nutzen, absichern, ergänzen oder erweitern.
Durch die Minderung kommerzieller Forschungs- und Entwicklungsrisiken und die Erleichterung der Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen verbessert NAVISP den Zugang der europäischen Industrie zum globalen Markt und stärkt nationale Kapazitäten.
NAVISP wurde 2016 als zusätzliches ESA-Programm ins Leben gerufen und wird von 20 Staaten unterstützt.
Weitere Informationen zu NAVISP: https://navisp.esa.int/