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Schwachpunkte des GPS-Systems: Wenn das Navi nicht weiter weiß

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Jeden Tag verlassen sich Millionen Menschen auf GPS-Signale. Das Satellitensystem weist Autos, Flugzeugen und längst auch Spaziergängern den Weg. Dabei ist das System alles andere als sicher, warnt die britische Royal Academy of Engineering.

PKW-Navigationsgerät: Angst vor GPS-Chaos Zur Großansicht

PKW-Navigationsgerät: Angst vor GPS-Chaos

Nutzungsmöglichkeiten für satellitengestützte Navigation gibt es reichlich. Vom Flottenmanagement über das Smartphone bis zum Navi im Pkw ist die digitale Ortsbestimmung aus dem Alltag kaum mehr wegzudenken. Vor wenigen Tagen erst wurde das GPS-Ergänzungssystem EGNOS, das die Genauigkeit von GPS-Signalen in Europa verbessern soll, von der Europäischen Kommission offiziell der Luftfahrt zur Verfügung gestellt. Das System soll Flugzeuge auch unter schwierigen Witterungsbedingungen sicher durch den Luftraum lotsen.

Doch möglicherweise ist unser Vertrauen in die allgegenwärtige Navigationstechnik gar nicht gerechtfertigt. Darauf hat die britische Royal Academy of Engineering in einer Studie zur Verwundbarkeit von GPS-Systemen hingewiesen. Große Störungen seien dabei gar nicht das Problem, weil sie von den Usern schnell als Fehler erkannt würden. Viel gefährlicher, so heißt es in dem Bericht, seien kleine, kaum spürbare Abweichungen: "Ein Schiff, das wegen falscher Daten nur leicht vom Kurs abweicht, könnte direkt in eine Gefahr hinein manövrieren."

Dabei mache es im Grunde keinen Unterschied, ob man nun über das amerikanische GPS-System spräche, das europäische Gegenstück Galileo oder das russische Glonass. Denn alle basieren auf demselben Funktionsprinzip vernetzter Satellitenschwärme im All. Und von deren Funktionieren hängen gewaltige Wirtschaftszweige mit einem Umsatzvolumen von 800 Milliarden Euro ab, von der Landwirtschaft über das Transportwesen bis hin zu Datennetzen und Finanzsystemen, wird ein aktueller Bericht der EU-Kommission zitiert.

GPS, Galileo, Glonass - alle gleich anfällig

Potentiell könnten Systeme wie GPS durch absichtlich oder versehentlich erzeugte Interferenzen in ihrem Betrieb beeinträchtigt oder gar ganz lahmgelegt werden. Dabei seien natürliche Ursachen wie Sonneneruptionen genauso denkbar wie bewusst eingesetztes Jamming, also die Aussendung elektronischer Störsignale. Die Folgen könnten fatal sein, so der Bericht. Die denkbaren Auswirkungen reichen von lästigen Symptomen, etwa Problemen in Informationssystemen, bis zu gefährlichen Ausfällen in der Infrastruktur von Rettungsdiensten.

Auch die Verwundbarkeit gegenüber kriminellen Manipulationsversuchen macht den Autoren des Berichts Sorge. Ihre Forderung: Die Behörden sollten viel stärker als bisher den Vertrieb von Störsendertechnik unterbinden. Die Gründe für kriminelle Aktivitäten in diesem Bereich sind vielfältig, wie Jim Norton, Co-Autor des Berichts, in einem Interview ausführt. So hätten Autodiebe großes Interesse daran, eingebaute GPS-Tracker zu deaktivieren. Ihre Störmaßnahmen könnten jedoch viel weiter reichende Folgen haben, als ihnen bewusst ist. Gleiches gälte für Mautsysteme, die ebenfalls GPS-gestützt arbeiten. So mancher Trucker würde nur allzu gern seine Mautpflicht per Störsender umgehen.

Ein GPS-Ausfall aber hätte ernsthafte Folgen. So wurde in einem Test ein Schiff mittels Jamming von der GPS-Erfassung getrennt. Die Folge war, dass nicht nur, wie erwartet, die Satellitennavigation versagte, sondern auch das Radar, das von den Zeitsignalen der GPS-Satelliten abhängig ist. Auch deshalb wäre ein Ausfall nicht nur für Schiffs- und Flugverkehr, Notfalldienste und öffentlichen Nahverkehr fatal, auch der Bereich der Börsenhandels wäre betroffen. Denn häufig hängen gerade Finanzmärkte und Transaktionen von akkuraten Zeitstempeln ab, und die liefert GPS als globale Präzisionsuhr gleichsam nebenher.

Chaos im Straßenverkehr

Für den privaten Sektor sehen die Szenarien ebenfalls wenig erfreulich aus. Norton gab das Beispiel der Folgen eines Jamming-Einsatzes mitten in einer Großstadt. Viele Autofahrer sind heute mithilfe eines Navigationsgeräts unterwegs, und deren plötzlicher, vieltausendfacher und gleichzeitiger Ausfall würde zu erheblichen Irritationen und Schrecksekunden führen. Zahlreiche Unfälle wären wahrscheinlich, so Norton.

Auch wenn Studienleiter Martyn Thomas davor warnt, die Gefahren hochzuspielen, bleibt die Frage, was zu tun sei, um Unheil abzuwenden. Für Thomas ist einer der Gründe für die GPS-Anfälligkeit die Schwäche der Signale, die von Satelliten mehr als 20.000 Kilometer über unseren Köpfen ausgestrahlt werden. Die Regierungen sollten zur Vorsorge eine Reihe von Backup-Systemen einrichten. Die könnten etwa in der Errichtung weiterer unabhängiger Satellitennetze bestehen. Jim Norton fügt an, die zusätzliche Verwendung terrestrischer Systeme würde die Lage sehr entspannen. So existiert in Großbritannien bereits ein Funknavigationssystem namens eLoran (enhanced Long Range Navigation), das schon jetzt für Schifffahrt und Luftverkehr genutzt wird. Dieses Netz arbeitet völlig unabhängig von GPS und könnte bei dessen Ausfall als Ersatz dienen. Die Integration beider Systeme stelle technisch überhaupt kein Problem dar.

Sicherheit durch Redundanz

Auch das europäische Satellitennetz Galileo bietet sich zur Absicherung an. Es könnte nach dem Prinzip "doppelt genäht hält besser" eine Redundanz bringen, die größere Ausfallsicherheit gewährleistet. Böswillige Attacken sollen außerdem durch den Einsatz einer Signalverschlüsselung unterbunden werden. Auch die Hersteller von Navigationscomputern, die heute im Straßenverkehr nicht mehr wegzudenken sind, wären von den Ausfallszenarien betroffen. Jedoch geben sie sich gegenüber möglichen Risiken mehr oder minder gelassen.

Navigon setzt auf den weiteren Ausbau voneinander unabhängiger Netze. Denn leider, so Entwicklungs-Vizechef Johannes Angenvoort, könne das Unternehmen "keine Ausfallsicherheit garantieren, da die Geräte zwingend auf GPS-Empfang angewiesen sind. Navigon bereitet sich momentan aber auf die Verwendung des europäischen Satelliten-Navigationssystems Galileo vor und arbeitet an Zusatzsensorik, um eine möglichst hohe Ausfallsicherheit zu erreichen".

Währenddessen vertrauen die Garmin-Techniker auf die "seit Jahrzehnten zuverlässig funktionierende GPS-Technik". Wie Garmin-Sprecher Marc Kast gegenüber SPIEGEL ONLINE erklärte, "hätte ein Ausfall eines einzelnen oder sogar mehrerer Satelliten noch keine unmittelbaren Auswirkungen auf die Funktion der Navigationsgeräte. Selbst im schlimmsten Fall wäre ein Navigationsgerät ohne GPS-Empfang weiterhin als digitale Karte zur Orientierung und manuellen Navigation zu verwenden."

Allerdings ist Europa von den Segnungen einer eigenen Satellitennavigation noch weit entfernt. Erst vor einem Monat wurde in Berchtesgaden die erste Galileo-Testphase begonnen. Sendemasten auf Berggipfeln strahlen simulierte Satellitensignale ab, ihre Auswertung und Verarbeitung soll unter realen Bedingungen überprüft werden. Bis 2012 sollen die ersten vier von insgesamt 30 fliegenden Sendern ins All geschossen werden.

Wann tatsächlich das komplette Galileo-Satellitennetz im All fertiggestellt sein wird, steht jedoch buchstäblich in den Sternen. Optimisten hoffen auf 2014, wohingegen skeptischere Experten diesen Zeitpunkt nicht vor 2017 oder 2018 erwarten. Bis dahin bleibt nur zu hoffen, dass sich die Sonne brav benimmt und auch böse Buben nicht dafür sorgen, dass die Guten vom rechten Weg abkommen.

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1. Denken nicht ausschalten!
Wasserfloh 27.03.2011
Zitat von sysopJeden Tag verlassen sich Millionen Menschen auf GPS-Signale. Das Satellitensystem weist Autos, Flugzeugen und längst auch Spaziergängern den Weg. Dabei ist das System alles andere als sicher, warnt die britische Royal Academy of Engineering. http://www.spiegel.de/netzwelt/gadgets/0,1518,750998,00.html
Es ist mir (Navigationsgerät im Fahrzeug und auf einigen 1000 sm auf dem Wasser) nicht erklärlich, wie jemand - durch das Nav geführt - falsch in eine Einbahnstraße fährt, das Fahrzeug über eine nicht vorhandene Brücke ins Wasser oder schlicht in den Graben fährt. Für die Schifffahrt gilt (auch wenn das häufig auch von professionellen Schiffsführern übersehen wird) nach wie vor die Seekarte auf Papier und gehöriger Ausguck als gute Seemannschaft. Würde man sich alleine auf die elektronische Navigation verlassen, wäre das ein Verstoß gegen diese Grundregel mit klaren haftungsrechtlichen Folgen. Also: Navigationsgeräte sind eine Unterstützung! Sie sollen und können nicht den Menschen ersetzen! Hirn einschalten, hingucken, nachdenken!
2. Neues Murphey's Gesetzt entdeckt
founder 27.03.2011
Die Wahrscheinlichkeit eines GPS Ausfalls ist proportional zur Dringlichkeit des GPS Einsatz. 2008 November in Berlin, muß dringend zu einem Vortrag, dem Vortrag warum ich eigentlich nach Berlin gefahren bin. Navi streikt 40 Minuten und mit der alten Fragetechnik versäume ich den Vortrag. Enger Terminplan in Wien, ich möchte den neuen IO Scooter Manhattan Elektroroller testen, die ganze Fahrt nach Wien einwandfreies GPS, aber kaum beim Testen spinnt das GPS. Ich bin laut GPS mit dem Auto schon 10km unter der Erde mit über 1000 km/h gefahten...
3. Ausfall
Wasserfloh 27.03.2011
Zitat von founderDie Wahrscheinlichkeit eines GPS Ausfalls ist proportional zur Dringlichkeit des GPS Einsatz. 2008 November in Berlin, muß dringend zu einem Vortrag, dem Vortrag warum ich eigentlich nach Berlin gefahren bin. Navi streikt 40 Minuten und mit der alten Fragetechnik versäume ich den Vortrag. Enger Terminplan in Wien, ich möchte den neuen IO Scooter Manhattan Elektroroller testen, die ganze Fahrt nach Wien einwandfreies GPS, aber kaum beim Testen spinnt das GPS. Ich bin laut GPS mit dem Auto schon 10km unter der Erde mit über 1000 km/h gefahten...
Das gab's in 2008 und (wenn ich mich recht erinnere) hatte ich in 2006 ein ähnliches Fiasko: mit einem Segelboot an einem Tag 16.000 sm zurückgelegt. Das Tracking zeigte innerhalb weniger Stunden mehrere Sprünge von tausenden von Kilometern). Zu Zeiten des Irak-Krieges hatten die Amerikaner außerdem absichtlich die Genauigkeit der Signale für die Zivile Nutzung herabgesetzt.
4. Sponsoren des Artikels?
mark78 27.03.2011
Ist das einer der gekauften Artikel, wie wäre es mal wenn man die Sponsoren mit angeben würde. Laut Wikileaks sagen selbst die Satellitenbauer das sei Geldverschwendung und Unfug. Verschlüsselung schützt auch nicht gegen Jamming ganz im Gegenteil. http://blog.fefe.de/?ts=b3cb6dd9 http://www.welt.de/wirtschaft/article12222227/Wikileaks-bringt-deutschen-Top-Manager-zu-Fall.html
5. Welch ein Wunder
Erich91 27.03.2011
Da hat es doch schon vor Einführung von GPS Menschen gegeben, die, ( Dank einer ordentlichen Vorbereitung ) Ihr Ziel gefunden haben. Es zeugt von einer erbärmlichen Hilflosigkeit, wenn man wie ein Vorposter hier sein Ziel in Berlin nicht findet, das doch so enorm wichtig war, weil man ohne sein Navi absolut ohne Orientierung ist.
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