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Nachweis der Störunterdrückung im Newark-Interferenzszenario und Detektion von falschen GPS/Galileo-Signalen



Ballon mit Repeater-Sendeantenne
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DLR-Meßbus mit GALANT-Empfangsantenne
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 Richtungsschätzung mit Repeater. Alle Satellitensignale kommen aus einer Richtung und können so als Fehlersignalquelle detektiert werden.
zum Bild Richtungsschätzung mit Repeater. Alle Satellitensignale kommen aus einer Richtung und können so als Fehlersignalquelle detektiert werden.
In einer Messkampagne im Galileo-Testbed GATE in Berchtesgaden wurde mit Hilfe des GALANT-Empfängers des Instituts KN die Unterdrückung von Störungen durch kommerzielle GPS-Jammer auf den GPS/Galileo-Signalempfang demonstriert. Der GALANT-Empfänger ist ein robuster GPS/Galileo-Empfänger, der verschiedene Techniken zur Unterdrückung Störsignalen vereint.  Insbesondere ist er in der Lage, Störsignale mit Hilfe einer  Gruppenantenne mit vier einzelnen Empfangselementen und adaptiver digitaler Strahlformung räumlich auszublenden. In einem weiteren Experiment wurde die Detektion von gefälschten GPS/Galileo-Signalen  über die Richtungsschätzung der einfallenden Signale nachgewiesen.

In jüngerer Vergangenheit werden vermehrt bewusste Störungen des GPS-Empfangs durch Personal Privacy Devices (PPD) beobachtet. Derartige PPD sind käuflich erhältliche Störsignalquellen, deren Betrieb zwar verboten ist, die aber beispielsweise illegal von Lastwagenfahrern in den USA eingesetzt werden. Ziel dieser Personen ist, den GPS-Empfänger der Lastwagen-Onboard-Tracking Units der Arbeitgeber insoweit zu stören, dass keine Positionsermittlung mehr möglich ist und damit Abweichungen von der vorgeschriebenen Fahrroute etc. nicht verfolgt werden können. Derartige PPD-Jammer führen jedoch im Umkreis des Fahrzeugs von einigen hundert Metern zu massiven Störungen des GPS-Empfangs anderer Empfänger. Ein prominentes Beispiel für derartige Vorfälle ist die GBAS-Station des Flughafens Newark, die durch PPD-Interferenz derzeit nicht funktionsfähig ist. Dieses Szenario wurde in den Experimenten in GATE nachgestellt. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass für ähnliche Entfernungs- und Signalleistungsverhältnissen wie in NEWARK die PPD-Störungen mit Hilfe der im GALANT-Empfänger implementierten Techniken zuverlässig unterdrückt werden können, so dass der Empfang von GPS/Galileo-Signalen auch in der Nähe eines PPD-Störers weiterhin möglich ist.

Eine weiter Gefahrenquelle für die Navigation mit GPS/Galileo sind nachgemachte Satellitensignale, die in der Nähe eines Empfängers abgestrahlt werden, um diesem eine falsche Position vorzuspiegeln. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei um die verzögerte Wiederabstrahlung von Satellitensignalen, die an einer anderen Position empfangen werden. Dieser Fall kann  auch unbeabsichtigt auftreten, z. B. durch fehlerhafte installierte GPS-Repeater in Hallen, die  ungewollt Signale nach draußen abstrahlen.   Während der Messkampagne wurde ein solcher Repeater aufgebaut. Dabei wurden die GPS/Galileo-Empfangssignale mit einer GPS-Standardantenne empfangen, verstärkt und über eine Sendeantenne, die an einem Ballon aufgehängt wurde, wieder abgestrahlt. Da der GALANT-Empfänger aus den Phasendifferenzen der von den  vier Antennenelemente empfangenen Signale deren Einfallsrichtung schätzen kann, konnten die Signale aus der Richtung des Ballons eindeutig detektiert und als Störsignale identifiziert werden.


Contact
Dr.-Ing. Achim Hornbostel
German Aerospace Center

Institute of Communications and Navigation
, Navigation
Oberpfaffenhofen-Wessling

Tel.: +49 8153 28-2318

Fax: +49 8153 28-2328

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