GPS-Anti-Jam-Technologie (GAJT) : Sichere Frachtüberwachung trotz GPS-Störungen

Durch Frachtdiebstahl entstehen Unternehmen weltweit hohe Schäden. So verzeichnete die Transported Asset Protection Association (TAPA) in den ersten drei Quartalen 2023 rund 50.000 Angriffe auf die Lieferketten innerhalb der EMEA-Region. Laut dem Europäischen Parlament verursachen Cargo-Diebstähle Unternehmen 8,2 Milliarden Euro an Kosten, allein in Deutschland wird der jährliche Schaden auf rund 2,1 Milliarden Euro geschätzt. Zu den größten Hotspots in Europa gehören Frankreich, gefolgt von Deutschland, den Niederlanden und Großbritannien.

Eine Überwachung der Fracht per GPS soll diesem Übel entgegenwirken: Mit entsprechenden Lösungen haben Speditionen ihre Ladung jederzeit im Blick und sehen sofort, ob es zu ungeplanten Zwischenstopps oder Routenänderungen eines LKWs kommt. Doch das GPS-Signal ist anfällig für Beeinträchtigungen. „Mittlerweile braucht es keine weitreichenden technischen Kenntnisse mehr, um die das Signal der Navigationssatelliten zu stören“, sagt Michael Singer, Geschäftsführer der ppm GmbH, einem spezialisierten Systemhaus für Positionierungslösungen. „Ein relativ kleiner Störsender ist bereits ausreichend, um das GPS-Tracking außer Kraft zu setzen.“

Diese Störsender, auch GPS-Jammer genannt, überlagern das Signal, das vom Navigationssatelliten ausgesendet wird und verhindern damit einen ausreichenden Empfang. Zwar dürfen diese Geräte weder verkauft noch genutzt werden, aber dennoch sind sie einfach und für wenig Geld über das Internet zu beziehen. Für Frachtdiebe sind sie auf jeden Fall ein wirksames Tool, um die Nachverfolgung von gestohlener Ware zu verhindern oder zumindest zu verzögern. Auch das GPS-Spoofing stellt ein wachsendes Problem für die Sicherheit der Lieferketten dar: Beim Spoofing wird das Signal des Navigationssatelliten verändert, um dem GPS-Empfänger eine andere Position vorzugaukeln. LKW-Fahrer wurden damit schon zu falschen Entladestellen geleitet, an denen Kriminelle dann die Fracht in Empfang nahmen.

Doch die GPS-Überwachung ist nicht nur von Angriffen Krimineller bedroht. Zu Beginn des Jahres 2024 sorgten weitreichende Ausfälle des GPS-Signals in der Ostseeregion für Aufmerksamkeit, als Schiffe ihre Route ändern mussten und sogar Flüge abgesagt wurden. Das Problem ist dabei nicht nur auf Osteuropa begrenzt: „Weltweit lassen sich in Krisenregionen immer wieder weitreichende GPS-Störungen beobachten“, sagt Michael Singer. „In bewaffneten Konflikten kommen immer öfter Drohnen zum Einsatz und damit wird auch Jamming und Spoofing ein Teil der elektronischen Kriegsführung mit Auswirkungen auf alle GPS-basierten Anwendungen in der jeweiligen Umgebung.“

Im militärischen Bereich sind demnach GPS-Störungen schon länger bekannt, und deshalb wurde hier auch intensiv an Gegenmaßnahmen geforscht – mit Erfolg. Mittlerweile sind technische Lösungen verfügbar, die zunehmend auch für zivile Einsatzzwecke genutzt werden, vor allem in der Logistik. Die GPS-Anti-Jam-Technologie, kurz GAJT, ist ein wirksames Tool, um die Satellitennavigationssysteme vor Störsignalen schützen, damit sie weder durch Jamming noch durch Spoofing beeinträchtigt werden können. Die Technologie wurde von der Firma Novatel aus dem Hause Hexagon entwickelt, einem Spezialisten für die Erfassung, Analyse und Nutzung von Geodaten.

Zur Unterscheidung zwischen echten GPS-Signalen und Störsignalen wird bei den GAJT-Antennen die Bewegung des Signals analysiert: GPS-Signale werden von Satelliten ausgesendet, die sich mit rund vier Kilometern pro Sekunde durch den Weltraum bewegen. Im Gegenteil dazu sind Störsender meistens statisch auf der Erde platziert. Auch die Signalstärke kann ein Hinweis auf einen GPS-Jammer sein. Solch ein Störsender befindet sich deutlich näher am GPS-Empfänger, und damit ist sein Signal weit stärker als das der Navigationssatelliten, die sich in rund 20.000 bis 26.000 km Höhe im Weltraum befinden. Folglich überlagert der Störsender die schwachen GPS-Signale und sättigt die Elektronik im Frontend des GPS-Empfängers. Diese Situation ist vergleichbar mit dem Versuch, ein Gespräch in einem Raum zu führen, in dem eine Stereoanlage spielt. Überschreitet die Lautstärke einen bestimmten Pegel, wird es schwierig, das Gegenüber zu verstehen. GAJT-Antennen erkennen Störsignale automatisch und erstellen davon ein digitales Abbild. Ein integrierter Algorithmus analysiert dieses Abbild und eliminiert das Störsignal effektiv.

Das physikalische Prinzip dahinter ähnelt, wenn auch stark vereinfacht, der Erzeugung eines Gegenschalls, bei dem sich zwei gegenläufige Schallwellen aufheben. Moderne Noise-Cancelling-Kopfhörer (ANC-Kopfhörer) arbeiten nach dem gleichen Konzept: Sobald die Mikrofone im Kopfhörer ein Umgebungsgeräusch erkennen, beispielsweise das Dröhnen einer Baumaschine, errechnet der integrierte Chip den genauen Gegenschall. Damit lässt sich im Idealfall die externe Schallquelle vollständig kompensieren. Das Ergebnis ist Stille oder - im Fall der GAJT-Antennen - ein ungestörter GPS-Empfang.

Ppm bietet aktuell zwei unterschiedliche Baureihen an GAJT-Antennen: Sowohl die GAJT 710-Baureihe als auch die GAJT 410-Baureihe bieten eine zuverlässige Verteidigungsschicht gegen RF-Interferenzen und Störangriffe. Während die GAJT 410-Lösungen durch geringeres Gewicht und Größe punkten, verfügen die GAJT 710-Lösungen über mehr Antennensegmente und ermöglichen damit eine noch präzisere Ortung des Störsignals. Außerdem sind sie mit einer „Silent-Mode-Funktion“ ausgestattet, damit sie nicht so leicht zu entdecken sind. Beide Baureihen gibt es in einer Ausführung für Landfahrzeuge, wie LKWs oder Werttransporter sowie in einer Variante für maritime Anwendungen, wie Tanker, Containerfrachtschiffe und Kreuzfahrtschiffe. Auch küstennahe Einsätze, wie beispielsweise hydrografische Vermessung, Schiffsbau, Ausbaggerungen und Lotsen, lassen sich damit schützen.