Merkposten: GPS-Spoofing in Shanghai?

Meldungen über das Blockieren oder, schlimmer noch, die Manipulation von Satelliten-Navigationssignalen gab es in den vergangenen Jahren zunehmend. Ein aktueller Bericht aus den USA deutet auf solche groß angelegten Versuche in China hin.

Zuletzt hatten die USA im August dieses Jahres davor gewarnt, dass in der Straße von Hormuz die Signale des Global Positioning Systems (GPS) gestört werden könnten. Beim NATO-Manöver Trident Juncture im vergangenen Jahr in Norwegen hatte es Meldungen über gestörte Navigationssignale im Norden des Landes gegeben. Bereits davor waren, vor allem von der Handelschifffahrt, immer wieder Hinweis auf Verfälschungen des Signals der Navigationssatelliten gekommen – und meist wurde dabei Russland als Verursacher vermutet.

Ein Bericht des MIT Technology Review listet nun aktuell solche Ereignisse im chinesischen Hafen Shanghai auf: Ghost ships, crop circles, and soft gold: A GPS mystery in Shanghai vom vergangenen Freitag schildert, wie Schiffe plötzlich an ganz anderen Positionen angezeigt werden als zuvor – und eben auch auf Positionen, auf denen sie gar nicht sind. Unklar sei, so heißt es, ob staatliche Stellen oder (organisierte) Kriminelle dahinter stünden.

Das ist hinreichend Besorgnis erregend. Leider geht der Bericht nicht auf eine Frage ein, die sich aus meiner Sicht aufdrängt: Betreffen diese Manipulationen nur das Signal der GPS-Satelliten der USA – oder auch die anderen verfügbaren Satellitennavigationssysteme? Schließlich hat China sein eigenes Beidou-System; außerdem ist das russische GLONASS verfügbar. Und vielleicht ja sogar das europäische Galileo.

(Archivbild November 2015: Sailors aboard the forward-deployed Arleigh Burke-class guided missile destroyer USS Stethem (DDG 63) prepare to leave Shanghai port while the People’s Liberation Army Navy Jiangkai II class guided-missile frigate Xuzhou (FFG 530) gets underway. – U.S. Navy photo by Mass Communication Specialist 2nd Class Kevin V. Cunningham)

15 Gedanken zu „Merkposten: GPS-Spoofing in Shanghai?

  1. Betreffen diese Manipulationen nur das Signal der GPS-Satelliten der USA – oder auch die anderen verfügbaren Satellitennavigationssysteme?

    Wenn ja, sind nur die zivile Teile betroffen? oder auch die militärischen Frequenzen?

  2. So bedenklich die Manipulation von Satelliten-Navigationssignalen in See- und Luftfahrt sich auch auswirken mag, ist eine Beeinträchtigung der
    Steuerungen von ICBM/SLBM wegen gestörter Satellitennavigation bei GPS oder auch GLONASS nicht wesentlich kritischer in der Bewertung?

  3. @JHB
    Wie Sie oben vielleicht gesehen haben: Eben diese Frage habe ich im letzten Satz gestellt.

    @KPK
    Ja. Aber wenn’s schon ein Schiff versetzt, dann vielleicht erst recht andere Systeme?

  4. Was auch viele nicht wissen:
    Viele kritische Systeme in Militärsystemen, die zwar nicht auf Positionsdaten angewiesen sind, nutzen dennoch das Zeitsignal von GPS.
    Wenn man dieses nur marginal manipuliert funktioniert das alles nicht mehr, weil sich diese Systeme mit anderen synchronisieren müssen.
    Als Beispiel sei nur mal der taktische Datenlink genannt.
    GPS-/Navigation-Warfare ist eine ernstzunehmende Bedrohung und lediglich die NATO scheint da noch ein wenig im Dornröschenschlaf während „die andere Seite“ das seit längerem aktiv betreibt….

  5. Es gibt auch funkwellengestützte Navigation, z.B. das LORAN-C System. Mit billigen GPS Empfängern kam die Technik aus der Mode. Die Anzahl der Sender sinkt schnell. Die Technik müsste modernisiert werden.

    @Klaus-Peter Kaikowsky
    Trägheitsnavigation tuts im Zweifel bei den Raketen, die gibt’s ja schon länger als GPS und Co. Alles was weiter fliegt als einige hundert Kilometer hat eh Trägheitsnavigation. Um den richtigen Zeitpunkt zum ausklinken der Wiedereintrittsvehikel zu erwischen haben die Post Boost Vehikel teilweise nicht nur Trägheits- sonders auch Trägheits-Astronomische Navigation. Die orientieren sich auch an den Sternen. Einige Wiedereintrittsvehikel haben Trägheits- und Satellitennavigation. Möglich ist es auch im Endanflug Radar zu nutzen um nochmal korrigieren. Es liegt an den Flugrechner zu bewerten welche Navigation zuverlässiger ist. Letztendlich könnte das Wiedereintrittsvehikel mit dem Sprengkopf einige hundert Meter neben dem Ziel landen. Das hängt davon ab wie gut die Trägheitsnavigation ist, die von den anderen Systemen nur unterstützt wird. Die LGM-118 Peacekeeper sollten sowjetische ICBM Silos treffen können, daher war das System, für die damalige Zeit, extrem genau, aufwändig und unfassbar teuer.
    Darum verschwand die auch 2005 aus dem Inventar. Die Kosten waren für nur noch 1 oder 3 Sprengköpfe zu hoch und die 10 wollte man mit STARTII eigentlich abschaffen. Die UGM-133A Trident II (Navy) und LGM-30 Minuteman kommen mit Trägheitsnavigation nicht an diese Genauigkeit ran, sind für die meisten Ziele gut genug und dabei noch bezahlbar.

    Marschflugkörper nutzen auch eher Trägheits- und Geländenavigation (Terrainkonturen).

    Kurzum, die Lieferung wird zugestellt, auch wenn sie vielleicht in der Nachbarschaft runterkommt. Das war eigentlich schon immer so. Bei strategischen Nuklearwaffen ist das ja irgendwie relativ wurscht.

    Früher haben sich Bomber an den Sternen orientiert, teilweise mit automatischen Navigationssystemen.

  6. 1. Aber ist es nicht so, dass vom Boden aus das GPS Signal gestört wird?
    Die Reichweite des Störsenders ist doch auch recht begrenzt und stört die ICBM Rakete doch erst in dem Moment wenn es schon fast zu spät ist.
    Klar, der Einschlagspunkt ist dann nicht mehr genau getroffen, aber keiner von uns weiß ja wie in den letzten Sekunden die Rakete programmiert ist.
    Vielleicht steuert sie schon heute ohne GPS Signal, weil man schon in den 90er Jahren mit diesen Problem rechnete. Sind ja nur wenige Sekunden bis zum Einschlagspunkt.

    2. Sollte so ein Störsignal nicht ausfindig zu machen sein? Es sei denn, es wird schon im Weltraum mit einem anderen Satelliten gestört (wenn das technisch machbar ist), aber dann weiß man ja von wem (staatlich/Kriminelle).
    Illegale Funkwellen kann man doch recht leicht aufspüren, die Technik passt doch in einen Mercedes Sprinter.

  7. Ich würde noch nicht einmal sofort an ICBM denken, sondern eher an die Stufe darunter: Im Prinzip sind damit alle Abstandswaffen (welche hauptsächlich auf GPS basieren) kompromitiert. Das könnte die gewöhnten Mechanismen der außenpolitischen Intervention (aka „präzise Luftschläge gegen Infrastruktur oder mil. Ziele“) gehörig durcheinander wirbeln, da außerhalb eines Krieges wohl kaum jemand im Westen ein paar Sorties mit möglichen Verlusten über gegnerischem Gebiet riskieren wird.

  8. Spoofing (Vortäuschen einer falschen Position) funktioniert nur bei den jeweils offenen Signalen aller Satellitensyteme. Weder der militärische Dienst des GPS (Precise Positioning Service) noch der hoheitliche verschlüsselte Dienst von Galileo (Public Regulated Service) können „gespooft“ werden.

    Beim Stören (Jammen) ist alles anfällig, kommt nur auf die Leistung bzw. Bandbreite an.

  9. „….ist eine Beeinträchtigung der
    Steuerungen von ICBM/SLBM wegen gestörter Satellitennavigation bei GPS oder auch GLONASS nicht wesentlich kritischer in der Bewertung?“

    Zum Glück gibt es ja noch die gute alte Koppelnavigation, zusammen mit Plausabilitätchecks und intelligenter/komplementärer Filterung wird die ICBM dann nicht denken, sie habe plötzlich ihre Position mit Warpgeschwindigkeit um zig KM versetzt.

  10. Um das Phänomen des GPS-Spoofing zu beschreiben muss man auf die Historie des GPS-Systems eingehen. Das GPS-System hat bekanntlich zwei Betriebsarten. Die zivil genutzte Course / Acquisition Betriebsart (C/A Code) für den Standard Positioning Service (SPS) und den Precise-Code (P-Code) für die militärische Betriebsart, genannt Precise Positioning Service (PPS). Mittels der Standard- oder auch C/A Codes Betriebsart konnte man eine Positionsbestimmung mit einer eine Genauigkeit von ca. 300 m erreichen. Diese lässt sich mit Kenntnis der aktuellen Ausbreitungsbedingungen in der Ionosphäre noch verbessern.

    In der Anfangszeit wurde die Positionsbestimmung im Standard Positioning Service (SPS) noch sporadisch künstlich verschlechtert. Diese künstliche Verschlechterung wurde als „Selective Availability“ (SA) bezeichnet und bestand aus einer nicht ständig eingeschalteten sehr langsamen Modulation der wahren Werte. Irgendwann hat das Department of Defense dem wirtschaftlichen Druck nachgegeben und auf die Selective Availability verzichtet.

    Nun schaut es so aus, als wäre der zivile Teil der Positionsbestimmung lokal durch einen Störsender mit entsprechender Modulation wieder eingeführt worden, wobei die Positon vermutlich mit einer sehr langsamen Sinusfrequenz überlagert wird, was sich in der Positionsbestimmung als eine kreisförmige Figur „crop circle“ auswirken dürfte. Der C/A Code ist nicht geheim, er ist in jedem GPS-Empfänger im ROM abgespeichert und kann also auch von interessierten Kreisen für eine sprunghaft veränderte Positionsbestimmung in einem GPS-Spoofing Sender allerdings nur in einem eng begrenzten lokalen Umfeld genutzt werden.

    Und zur Frage der Störbarkeit des militärischen Precise Positioning Service. Sowohl der CA-Code als auch der Precise Code werden verschlüsselt übertragen, wobei sich der P-Code nur alle 267 Tage wiederholen würde, er wird aber nicht vollständig übertragen, da er alle 7 Tage um Mitternacht von Samstag auf Sonntag neu gestartet wird.
    Zum Stören des GPS-Signals muss man wissen, dass es aufgrund des minimalen Empfangspegel zwar relativ leicht mit einem zigarrenschachtelgroßen Gerätes lokal, in einem begrenzten Umkreis, unempfangbar gemacht werden kann, zum Empfang und zum Dekodieren, Verändern und wieder Aussenden des veränderten („gespooften“) Signals müsste man aber den P-Code kennen. Davon dass der militärische Teil des GPS-Systems gespooft wurde, habe ich bei dieser Meldung nichts gelesen.

  11. @ SvD
    Danke für den Link

    Die Jungs von „thedrive“ haben eine erste ausführliche Satellitenbildanalyse gemacht und festgestellt, dass in der Mitte von dem Ring (crop circle) gegen Ende von 2018 ein neu aufgebauter Fernmeldemast (vermutlich in Form eines Gittermastes), neben einem stillgelegten Schornstein stand. Die Vermutung ist jetzt, dass das kreisförmige Bild der GPS-Position durch die Art der Störung hervorgerufen wurde, also aufgrund dessen dass der Fernmeldemast in der Mitte des Kreises stand. Der Fernmeldemast wurde Ende 2018, Beginn 2019 wieder abgebaut.

    Vorstellbar wäre jetzt, das jeder GPS Empfänger im Umkreis des Fernmeldemasten die Position des Fernmeldemastes plus die Laufzeit des Signals vom Mast zum Empfänger bekommen hat. Da die Satelliten ja nicht genau senkrecht über den GPS-Empfänger stehen ergibt sich ja immer eine unterschieliche Laufzeit vom Satelliten zum Fernmeldemast wie vom Satelliten zum GPS-Empfänger im Umkreis des Mastes. Diese Differenz ist jetzt zur Position des Mastes zugeschlagen worden, je nach Empfangsrichtung und dies könnte z.B. die kreisförmige Struktur der Positionen der vielen GPS-Empfänger verursacht haben

    Fest steht anscheinend, dass diese relativ großflächige Störung nicht von einem kleinen GPS-Störsender in der Ecke verursacht wurde, sondern von einem Sender mit einer Antenne so hoch montiert, dass zu jedem Empfänger eine „Line of Sight“ gegeben war. Dies könnte bei der Störung auch eine Rolle gespielt haben, dass die örtliche Empfangsfeldstärke der GPS-Satelliten genau gemonitort wurde und das Störsignal mal über und mal unter dieser Schwelle lag, so dass die Position zwischen der falschen und der richtigen Position hin und her sprang.

  12. Jeder, der schon einmal in Moskau in Kremlnähe versucht hat, mit GPS zu navigieren, weiß, wie sich GPS-Jamming anfühlt. Zum Schutz vor Anschlägen mit Drohnen ist in diesem Bereich der Empfang von GPS gestört.
    Auch wenn Ihr GPS Sie auf einmal auf einen 120 km weit entfernten Flughafen versetzt, können Sie davon ausgehen, dass Wladimir Wladimirowitsch in der Nähe weilt:
    https://foreignpolicy.com/2019/04/03/russia-is-tricking-gps-to-protect-putin/
    Auch gut möglich, dass GPS-Jamming zum ECM-Paket gehört, mit dem die Separatisten im Donbass seit Jahren ukrainische und OECD-Drohnen vom Himmel holen.

  13. Ich kenne jetzt keine militärische Waffe, die nicht auch ohne GPS funktioniert und dabei weiterhin die volle Funktionsfähigkeit besitzt . GPS spoofing is kein neues Konzept.

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