Die Notwendigkeit von GNSS Interference Monitoring in Österreich

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1 Die Notwendigkeit von GNSS Interference Monitoring in Österreich Sascha Bartl, BSc TeleConsult Austria GmbH (Graz, Austria) AHORN 2014 der Alpenraum und seine Herausforderungen im Bereich Orientierung, Navigation und Informationsaustausch 21. November 2014, Technische Universität Graz

2 GNSS Interference Monitoring Interference: Störung von GNSS Signalen durch Jammer und Spoofer Motivation: Personal Privacy Device (PPD) Finanzielle Aspekte (Maut, Versicherung, ) Terrorismus, Kriegsführung Störsender sind leicht zu erwerben stetig steigende Anzahl Nutzen von Interference Monitoring: Sicherheitskritische Anwendungen (z.b.: Flugverkehr) Betreiber von Mautstraßen, Versicherungen, Energieversorger, Störungen von GNSS Signalen selbst durch kleine und günstige Geräte können nicht absehbare Fehler in den Ergebnissen bewirken! 2

3 Projekt GAIMS GNSS Airport Interference Monitoring System Programm: Austrian Space Applications Programme, 9. Ausschreibung Laufzeit: Juni 2013 Oktober 2014 Ziele: Zuverlässige Detektion von GNSS Störsendern in der Umgebung Klassifikation und Unterscheidung unterschiedlicher Störsender Kombination verschiedener Algorithmen Konsortium: TeleConsult Austria GmbH Institut für Navigation der TU Graz Brimatech Services GmbH 3

4 GAIMS Systemarchitektur 4

5 Detektion mit C/N0 1. Berechnung von geschätzten C/N0 aus Tracking 2. Berechnung von theoretischem C/N0 aus Position von Empfänger und Satellit 3. Vergleich der geschätzten mit den theoretischen Werten 4. Vergleich der einzelnen Satelliten 5. Detektion bei signifikantem Abfall des C/N0 für (beinahe) alle Satelliten Berechnung des geschätzten C/N0 erfolgt mittels power ratio method 5

6 Arten von GNSS Jammern 6

7 Klassifikation von GNSS Jammern 1. Verlauf von Frequenz und empfangener Leistung des Störsenders mit der Zeit 2. FFT über Frequenzverlauf 3. Peak Detektion für FFT und empfangene Leistung 4. Suche nach signifikantem Peak in FFT über Frequenzverlauf 5. Suche nach signifikantem zweiten Peak (Leistung oder Frequenz) Schätzung der weiteren Parameter des Störsenders je nach geschätztem Typ 7

8 Klassifikation - Beispiel 1. Short Time Fourier Transform 2. Frequenzverlauf 3. FFT über Frequenzverlauf 8

9 Testmessung Testmessungen im August 2014 Nähe zu Flughafen Graz und A2 bzw. A GB an Daten ausgewertet A2! A9 9

10 Power Spectral Density GPS L1 Frequenz gestört Störung für ca. 3 Sekunden Empfangene Leistung folgt quadratischer Funktion Maximale Leistung von ca dbw 10

11 Carrier-to-Noise Ratio Große Schwankungen auch ohne Störsender Mit Störsender sinkt C/N0 um etwa 2-3 db Alle Satelliten sind ähnlich betroffen Eindeutige Detektion für 3 Sekunden 11

12 Short Time Fourier Transform Frequenz und empfangene Leistung bleiben konstant Geringe Schwankungen in der Leistung CW Jammer: 0.38 MHz Offset -138 dbw Leistung 3 Sekunden 12

13 Zusammenfassung & Ausblick Systemtests erfolgreich abgeschlossen Simulationen validieren entwickelte Algorithmen Messkampagne zeigt Performance der Detektion unter realen Bedingungen Notwendigkeit für GNSS Interference Monitoring auch in Österreich GAIMS abgeschlossen Folgeprojekt GAIMS II Lokalisierung von Störsendern Im Zuge des GAIMS Projekt ist es erstmals in Österreich gelungen, einen GNSS Störsender zu detektieren und dokumentieren! Diplomprüfung am 16. Dezember

14 The Necessity of GNSS Interference Monitoring in Austria Sascha Bartl, BSc ADDRESS Rettenbacher Str. 22, 8044 Graz, Austria WEB PHONE FAX

15 Messpunkt - Foto A1

16 Messpunkt Skyplot A2