Schlacht im Weltraum: GPS-Störsignale erkennen und geolokalisieren

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Spire ist führend bei der Erkennung und Geolokalisierung von GPS-Stör- und Spoofing-Signalen, die für den Schutz und die Überlegenheit der US-Weltraumressourcen von entscheidender Bedeutung sind. Angesichts der weltweit zunehmenden Fälle von GPS-Störungen und -Spoofing sind unsere hochmodernen Überwachungs- und Forschungstechnologien von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Informationsdominanz des Landes. Durch die Stärkung unserer Geolokalisierungsfähigkeiten trägt Spire dazu bei, das globale Machtgleichgewicht durch Weltraumtechnologie aufrechtzuerhalten und letztendlich den Frieden zu fördern. Wir haben die Verbreitung von Weltraum- und Cyberwaffen aufmerksam verfolgt und sichergestellt, dass unsere Fortschritte kontinuierlich die Interessen der USA unterstützen.

Verdächtige Signale: Wie können wir sie lokalisieren und identifizieren?

Das US-Militär steht vor einer wachsenden Herausforderung, da es in Konfliktgebieten immer häufiger zu GPS-Störungen kommt. Berichte deuten auf erfolgreiche Störungen von US-Flugzeugen in Syrien, Nordkorea und darüber hinaus hin und unterstreichen die dringende Notwendigkeit, Quellen von GPS-Störungen und -Spoofing zu erkennen und zu lokalisieren, um die Sicherheit der Krieger zu gewährleisten. Störungen treten auf, wenn absichtlich erzeugte Hochfrequenzsignale (RF-Signale) echte Satellitensignale blockieren und so den Empfängerbetrieb und die Übertragung kritischer Daten stören. Beim Spoofing hingegen werden HF-Signale verwendet, die echte Signale nachahmen und so zur Anzeige falscher Informationen führen. Aufgrund der schwachen Signalstärke von GPS-Satelliten ist die GPS-Technologie seit Jahren anfällig für diese Stör- und Spoofing-Angriffe.

Können Jamming und Spoofing effektiv eingedämmt werden?

GPS-Signale sind anfällig für Störungen und Spoofing. Diese Methoden werden ständig weiterentwickelt und stellen erhebliche Bedrohungen dar. Im Jahr 2019 kam es bei F-35 der USAF zu Störungen im israelischen Luftraum, die von einem syrischen Luftwaffenstützpunkt ausgingen, was die potenziellen Gefahren verdeutlichte. Auch während der NATO-Militärübungen in der Ostsee, an denen 40.000 Soldaten aus allen 29 Mitgliedsstaaten beteiligt waren, kam es zu gestörten Operationen. Das Center for Advanced Defense (C4ADS) analysierte AIS-Daten und stellte fest, dass zahlreiche Schiffe beim Navigieren auf dem Huangpu-Fluss in Shanghai gefälscht wurden. Diese Manipulation sorgte für Verwirrung im Seeverkehr, indem sie große Kreise bildete, die sogenannten „Kornkreise“. Darüber hinaus können Lkw-Fahrer in den USA günstige GPS-Störsender kaufen, um der VerfolgungGPS-Störsendereitgeber zu entgehen, was die weit verbreitete Zugänglichkeit und Nutzung dieser Geräte weiter verdeutlicht. Herkömmliche Spoofing-Techniken können offen sein und eine Jam-dann-Spoof-Strategie beinhalten, bei der das falsche Signal dominiert, oder verdeckt sein, bei der das gefälschte Signal mit dem echten Signal übereinstimmt und es überholt. Diese Vorfälle unterstreichen die dringende Notwendigkeit verbesserter GPS-Sicherheitsmaßnahmen.

Wie unterstützt modernste Technologie die Erkennung von GPS-Störungen und verbessert Geolokalisierungslösungen?

Die CubeSats von Spire, ausgestattet mit flexiblen softwaredefinierten Funkgeräten, revolutionieren die Erkennung und Geolokalisierung von Signalen von Interesse. Während bestehende Methoden, die auf leistungsstarken boden- oder WiFi-basierten PNT-Lösungen basieren, Jamming und Spoofing effektiv verhindern, hat Spire einen neuartigen Ansatz gewählt. Mithilfe einer Konstellation von Nanosatelliten im erdnahen Orbit (LEO) haben wir unsere Fähigkeiten aktiv erforscht und getestet und kürzlich einen bedeutenden Meilenstein erreicht. Unsere Kunden haben unseren Erfolg bei der Erkennung kooperativer GPS-Störsignale bestätigt und damit das Engagement von Spire unter Beweis gestellt, in diesem Bereich an der Spitze der Technologie und Forschung zu bleiben.

Das Spire GNSS-Reflektometrieinstrument (GNSS-R) wurde zur Untersuchung von GNSS-Signalen entwickelt, die von der Erdoberfläche reflektiert oder gestreut werden, und bietet eine bemerkenswerte Vielseitigkeit. Es handelt sich um einen SDR-Empfänger, der mit zwei Nadir-orientierten L-Band-Antennen mit hoher Verstärkung ausgestattet ist und in der Lage ist, Rohaufzeichnungen zu erfassen und präzise Messungen von GNSS-Signalen durchzuführen, die von der Erdoberfläche ausgehen. Darüber hinaus unterstützt die Zenith-L-Band-Antenne Dual-Frequenz (L1/L2) und ermöglicht so eine präzise Positionierung von Spire-Satelliten. Daher sind Variationen der Spire GNSS-R-Satelliten ideal für die Erkennung und Geolokalisierung von GNSS-Störquellen. Spire kann die Fähigkeiten seiner GNSS-R-Nutzlast zur Erkennung von GPS-Störsendern verbessern und unsere LE MURs in der Flugformation nutzen, um die Emissionen zuGPS-Störsendern
Spire ist führend in der Entwicklung modernster Technologie zur Erkennung von GPS-Störsendern im Orbit. Unsere Forschung konzentriert sich sowohl auf Multi-Satelliten- als auch auf Einzelsatelliten-Empfangsszenarien mit dem Ziel, eine genaue und zuverlässige Überwachung von GNSS-Signalen zu ermöglichen. Durch gründliche Studien zu GNSS-Interferenzen im LEO-Orbit haben wir herausgefunden, dass beide Ansätze effektive Ergebnisse bei der Erkennung und Verfolgung dieser Signale liefern.

Für die Geolokalisierung mehrerer Satelliten verwenden wir eine Methode, bei der zwei LEO-Satelliten in paralleler Formation fliegen. Diese Strategie ermöglicht uns den Einsatz verschiedener Geolokalisierungstechniken, die noch vielseitiger werden, wenn drei oder mehr Satelliten beteiligt sind. Derzeit implementieren wir fortschrittliche hybride TDOA- und FDOA-Methoden, um eine präzise HF-Geolokalisierung zu erreichen, wenn mehrere Satelliten gleichzeitig das Zielsignal empfangen.

Im Falle der Überwachung einzelner Satelliteninterferenzen verlassen wir uns auf Doppler-basierte Messungen, um eine eindeutige Geolokalisierungslösung abzuleiten. Dieser Ansatz ist besonders nützlich, wenn nur ein Satellit zum Empfang des Signals verfügbar ist.

Insgesamt zeigen die innovativen Ansätze von Spire bei der Erkennung von GPS-Störsendern unser Engagement für die Verbesserung der Genauigkeit und Effizienz der GNSS-Signalüberwachung. Indem wir sowohl Multisatelliten- als auch Einzelsatellitentechniken nutzen, ebnen wir den Weg für zuverlässigere und sicherere Navigationssysteme.

Der HF-Geolokalisierungsexperte von Spire, Dr. Patrick Ellis, hat kürzlich eine hochmoderne passive Geolokalisierungslösung für einzelne Satelliten vorgestellt. Dieser innovative Ansatz, der in seinem neuesten Artikel detailliert beschrieben wird, zeigt eine bemerkenswerte Leistung in Szenarien mit einem Durchgang, einer einzelnen Übertragung und kurzer Dauer und stellt die rechnerische Machbarkeit für die Echtzeitverarbeitung sicher. Die Technik umfasst eine zweistufige Verarbeitungskette zur Geolokalisierung von HF-Emittern. Zunächst werden der Doppler und die Doppler-Rate geschätzt und diese Messungen dann mithilfe einer nichtlinearen Filtermethode geschickt abgebildet, um den Standort eines unbekannten Emitters zu lokalisieren. Während die Einzelsatellitenmethode inhärente Herausforderungen mit sich bringt, erweist sie sich als kostengünstige und infrastrukturfreundliche Alternative zu Multisatellitenansätzen. Die Geolokalisierungsexperten von Spire verfeinern diese Methode kontinuierlich, um die Genauigkeit zu erhöhen und Risiken zu mindern, und ebnen so den Weg für ihre Adaption bei der Geolokalisierung von GPS-Störsendern.

Kann Spire mithilfe von GNSS-RO-Satelliten Bedrohungssignale effektiv identifizieren?

Im April stellte Spire für einen Kunden der US-Regierung seine Multisatellitenfähigkeiten unter Beweis und mobilisierte schnell drei GNSS-Radiookkultationssatelliten (RO). Diese Satelliten wurden strategisch eingesetzt, um unverarbeitete Intermediate Frequency (IF)-Daten während Störtests auf dem US-amerikanischen Festland zu sammeln. Die Tests ergaben, dass die Antennenpolarisation und Ausrichtung der 3U RO CubeSats von Spire die von bestimmten GPS-Störsendern ausgesendeten Signale gut auffangen konnten. Nach einer ersten Beurteilung bestätigte der Kunde, dass Spire die Störsendersignale tatsächlich mithilfe seiner GNSS-RO-Satelliten erkannt hatte. Mindestens zwei Satellitendurchgänge wurden sorgfältig ausgerichtet, um den störsender in Aktion zu beobachten und umgehend wichtige Roh-IF-Daten zu sammeln. Erste Datendownloads zeigten einen deutlichen Anstieg der spektralen Aktivität im GPS-L1-Band, was die Fähigkeit von Spire, solche Bedrohungen zu erkennen und zu überwachen, weiter bestätigt.

Mit über 40 geolokalisationsfähigen Satelliten, die sich bereits im Orbit befinden, ist Spire führend bei der Bereitstellung modernster Geolokalisierungs- und Interferenzüberwachungsdienste für die Verteidigungsbranche. Unsere Konstellation bietet zuverlässige, präzise und kostengünstige Lösungen, was uns einen erheblichen Vorteil gegenüber anderen Anbietern verschafft, die sich noch in der frühen Forschungs- und Entwicklungsphase befinden. Kürzlich haben wir unseren ersten GPS-Störungserkennungstest durchgeführt, der unsere Fähigkeit unter Beweis stellte, Störsignale präzise zu identifizieren. Die gesammelten Signale, die sowohl von Spire als auch vom Kunden bestätigt wurden, stammten vom vorgesehenen Teststandort und entsprachen den erwarteten Doppler-Eigenschaften eines Störsenders. Dieser erfolgreiche Test markiert einen wichtigen Meilenstein auf unserem Weg zur Bereitstellung beispielloser Geolokalisierungsdienste. Wir sind zuversichtlich, dass unsere fortschrittlichen Techniken in Verbindung mit unserem umfangreichen Satellitennetzwerk es uns ermöglichen werden, den Ursprung von Störsignalen genau zu lokalisieren und so unser Angebot für den Verteidigungssektor weiter zu verbessern.

Wie dominieren CubeSats den Battlespace?

Die LEO-Nanosatellitenkonstellation von Spire ist bereit, den Weltraumbetrieb zu revolutionieren und bietet beispiellose GNSS-Störerkennungs- und Geolokalisierungsdienste, die Erschwinglichkeit, Signalstärke, punktgenaue Genauigkeit und umfassende Abdeckung vereinen. Unser bewährter LEMUR-2 3U CubeSat-Bus steht bereit und ebnet den Weg für geschäftskritische GPS-Störungs- und Spoofing-Funktionen zur Geolokalisierung. Dies macht nicht nur Gegner aufmerksam, sondern stärkt auch das Vertrauen zwischen Kriegskämpfern und moderner Technologie, insbesondere KI. Während wir unser Nutzlastangebot erweitern, neue Anwendungsfälle testen und den Weltraumbetrieb neu definieren, sind wir bestrebt, die Leistung kleiner Satelliten zu nutzen, um das nächste große Problem zu lösen. Lesen Sie mehr in unserem Blog, um mit Spire die Zukunft der Weltraumforschung zu entdecken.