Sicher würden wir den beiden gerne bei Ihrem fiktiven Treffen zuhören.

Ohne Einstein gäbe es kein Galileo

Auch wenn Albert Einstein rund 315 Jahre nach Galileo Galilei zur Welt kam, wäre doch das nach Galileo benannte europäische Satellitennavigationssystem – genauso wie GPS und die anderen Globalen Satelliten Navigationssystemen (GNSS) – ohne Einstein nicht möglich.
Betrachten wir dieses eindrucksvolle Beispiel, wie einst rein theoretische Physik heute eine ganz praktische und wichtige Bedeutung für unseren Alltag hat:

Wenn wir heute unser Smartphone zücken, den Navigationsmodus aktivieren und uns zielsicher durch unbekannte Straßen führen lassen, denken die wenigsten daran, dass im Hintergrund Einsteins Relativitätstheorie mitfährt. Doch genau das ist der Fall. Ohne Albert Einstein würden wir uns wohl regelmäßig um viele Kilometer verfahren. Warum?

GNSS-Satelliten umkreisen die Erde in rund 20.000 Kilometern Höhe und bewegen sich mit etwa 14.000 Kilometern pro Stunde. Aus Einsteins spezieller Relativitätstheorie folgt, dass bewegte Uhren langsamer gehen – die Zeit „dilatierte“. 
Für GNSS bedeutet das: Die Borduhren auf den Satelliten gehen pro Tag rund 7 Mikrosekunden langsamer als eine Uhr am Erdboden.

Doch die allgemeine Relativitätstheorie erzählt eine zweite Geschichte: Je schwächer die Gravitation, desto schneller vergeht die Zeit. Da die Satelliten weit vom Erdmittelpunkt entfernt sind, ist die Anziehungskraft dort geringer. Das lässt ihre Uhren pro Tag etwa 45 Mikrosekunden schneller gehen als auf der Erde.

Beide Effekte zusammen ergeben einen Netto-Zeitvorsprung von etwa 38 Mikrosekunden pro Tag. Das klingt zwar wenig, ist es aber nicht: Da Licht in einer Mikrosekunde rund 300 Meter zurücklegt, würde sich ein unkompensierter Fehler täglich zu über 10 Kilometern summieren.
Die Ingenieure haben Einsteins Erkenntnisse deshalb fest in die Technik eingebaut: Die GNSS-Uhren werden so kalibriert, dass sie im Orbit die „richtige“ Zeit anzeigen, und die Software auf der Erde berücksichtigt zusätzlich die relativistischen Effekte.

So steckt in jedem Navigations-Chip ein Stück Physikgeschichte. Die nächste pünktliche Ankunft am korrekten Ziel verdanken wir also nicht nur der Satellitentechnik, sondern auch einem Physiker, der vor über hundert Jahren den Mut hatte, Zeit und Raum neu zu denken.

Credits:
Inspiration: Prof. Dr. Blümer, Heisenberg-Gesellschaft https://www.heisenberg-gesellschaft.de
Fotograf: ChatGPT5

PS: Wer etwas tiefer in die Thematik eintauchen möchte, sei Eingeladen nach „Post-Newton’sche Näherung“ oder „gravitativer Rotverschiebung“ zu suchen. 

Wenn der Himmel zur Bühne wird: Die wachsende Herausforderung der Drohnensicherheit bei Großveranstaltungen

Drohnenshows haben sich in den letzten Jahren zu einem faszinierenden Spektakel entwickelt. Sie tauchen den Nachthimmel in choreographierte Lichtbilder, erzählen Geschichten und ersetzen zunehmend traditionelle Feuerwerke bei großen Events, von Stadtfesten bis hin zu Unternehmens­veranstaltungen. Parallel dazu werden Drohnen auch für operative Zwecke – von der Medien­berichterstattung bis zur Sicherheitsüberwachung – über Veranstaltungsarealen eingesetzt. Doch hinter der visuellen Faszination und dem praktischen Nutzen verbergen sich wachsende und oft unterschätzte Sicherheitsrisiken, die eine Neubewertung der Schutzkonzepte erfordern.

Fragilität der Technik beim Drohneneinsatz im großen Stil

Die jüngsten Ereignisse haben die Fragilität dieser Technologie im öffentlichen Raum schmerzlich ins Bewusstsein gerufen. Sei es das Bangen um die Durchführung einer aufwändigen Drohnenshow aufgrund widriger Wetterbedingungen oder Berichte über Abstürze einzelner Flugobjekte – die potenziellen Gefahren, die von Drohnen ausgehen können, wenn die Kontrolle verloren geht, sind evident. Ein abstürzendes Fluggerät, selbst kleinerer Bauart, stellt ein erhebliches Risiko für Leib und Leben der Zuschauer dar. Die Ursachen für einen solchen Kontrollverlust können vielfältig sein: technische Defekte, menschliches Versagen des Piloten oder Umwelteinflüsse wie starker Wind.

Eine besonders perfide und zunehmend relevante Gefahr stellt jedoch die elektronische Störung dar. Viele moderne Drohnen verlassen sich für ihre Navigation und Positionierung stark auf Satelliten­navigationssysteme (GNSS), zu denen GPS, Galileo und GLONASS gehören. Diese Systeme liefern hochpräzise Positionsdaten, die für die Einhaltung komplexer Flugrouten bei Shows oder für das autonome Verhalten der Drohnen essenziell sind. Doch GNSS-Signale sind relativ anfällig für externe Einflüsse. So genanntes „Jamming“ blockiert diese Signale schlicht, während „Spoofing“ gefälschte Positions- und Zeitsignale aussendet, die die Drohne vom Kurs abbringen oder sogar kontrolliert an eine falsche Position schicken können. Solche Störungen können unbeabsichtigt auftreten, beispiels­weise durch defekte Geräte, aber auch gezielt eingesetzt werden, um Drohnen zu manipulieren oder zum Absturz zu bringen – sei es aus böswilliger Absicht, zu Sabotagezwecken oder einfach nur aus Unfug.

Für Veranstalter von Großereignissen, insbesondere jenen, die auf Drohnenshows setzen oder mit einer Vielzahl von Drohnen über ihrem Gelände rechnen müssen, stellt sich daher die dringende Frage: Wie kann die Sicherheit im niedriggelegenen Luftraum über dem Eventbereich gewährleistet werden? Herkömmliche Sicherheitskonzepte, die sich auf den physischen Zugang zum Gelände konzentrieren, greifen zu kurz. Die Bedrohung kommt aus der Luft und ist oft unsichtbar.

Kombination von Sicherheitstechnologien

Eine effektive Antwort auf diese komplexe Bedrohung erfordert eine mehrschichtige technologische Lösung. Im Kern steht dabei die Kombination aus zwei entscheidenden Fähigkeiten:

Erstens, das kontinuierliche Monitoring der GNSS-Signalqualität. Spezialisierte Sensorik ist in der Lage, in Echtzeit festzustellen, ob die Satellitensignale gestört (Jamming) oder manipuliert (Spoofing) werden. Die Detektion solcher Störungen ermöglicht eine sofortige Reaktion – beispielsweise den Abbruch einer laufenden Drohnenshow, bevor einzelne Drohnen durch den Signalverlust unkontrollierbar werden oder falsche Flugmanöver ausführen.

Zweitens, eine moderne Drohnendetektion, die in der Lage ist, alle Flugobjekte im relevanten Luftraum zu erkennen und zu identifizieren, unabhängig davon, ob sie kooperativ sind (also Transpondersignale aussenden) oder nicht. Solche Systeme nutzen oft eine Kombination von Sensortechnologien, um auch unbekannte oder potenziell feindselige Drohnen zuverlässig zu erfassen.

Erst die intelligente Verknüpfung dieser beiden Detektionsansätze – die Überwachung der Navigationsgrundlage (GNSS) und die direkte Erfassung der Flugobjekte (Drohnendetektion) – schafft ein umfassendes Lagebild des Luftraums über einer Veranstaltung. Eine solche integrierte Plattform ermöglicht eine verbesserte Situationswahrnehmung in Echtzeit und bietet damit eine qualifizierte Basis für Entscheidungen zur Risikominimierung.

Die Vorteile einer solchen kombinierten Technologie gehen über die reine Gefahrenabwehr hinaus. Eine präzise Detektion ermöglicht die Sammlung von Beweismitteln und detaillierten Analysen im Nachgang eines Vorfalls, was für die Aufklärung von Ursachen (wie im Falle eines unerklärlichen Absturzes) oder für Versicherungsfragen von erheblicher Bedeutung ist. Darüber hinaus bietet das System einen maßgeblichen organisatorischen Mehrwert für den Veranstalter: Zugelassene Drohnen, beispielsweise von Medienpartnern oder Rettungsdiensten, können vom System automatisch identifiziert und den Verantwortlichen zugeordnet werden. Dies vereinfacht die Koordination des genehmigten Flugverkehrs und erlaubt eine schnellere Unterscheidung zwischen gewünschten Flugbewegungen und potenziellen Bedrohungen.

Die Notwendigkeit integrierter Lösungen, die GNSS-Interferenzüberwachung mit fortschrittlicher Drohnendetektion verbinden, wird durch die steigende Anzahl von Drohnen im öffentlichen Raum und die zunehmende Raffinesse möglicher Störversuche unterstrichen. Während spezialisierte Technologien für einzelne Aspekte existieren, ist es die ganzheitliche Betrachtung und die Bereitstellung einer kombinierten Lösung aus einer Hand, die den entscheidenden Unterschied für die Sicherheit von Großveranstaltungen in der Ära des unbemannten Flugverkehrs machen kann. Projekte, bei denen fortschrittliche GNSS-Interferenzdetektionstechnologie bereits bei großen Drohnenshows zum Einsatz kam, haben die Machbarkeit und den Mehrwert dieses Ansatzes in der Praxis bestätigt.

Die Gewährleistung der Sicherheit bei Veranstaltungen mit Drohnenbeteiligung erfordert ein Umdenken von passiven Schutzmaßnahmen hin zu proaktiver Überwachung und integrierter Lageerfassung. Nur durch die konsequente Implementierung robuster Technologien, die sowohl die Drohnen selbst als auch ihre Navigationsumgebung im Blick behalten, kann das volle Potenzial von Drohnenshows und anderen Anwendungen sicher ausgeschöpft und das Risiko für Zuschauer und Teilnehmer minimiert werden. Eine Investition in diese Technologien ist eine Investition in die Sicherheit und den reibungslosen Ablauf von Großereignissen.

Integrierte Lösung für GNSS-Überwachung und Drohnendetektion

Die Sicherheitsfirma hensec ist derzeit das einzige Unternehmen, das eine umfassende und integrierte Lösung für kombiniertes Monitoring der GNSS-Qualität (Spoofing und Jamming Detection) mit moderner Drohnendetektion, bei der auch unkooperative Drohnen erkannt werden, anbietet. Herkömmliche Jamming-Detektionssysteme erkennen lediglich, dass ein Signal nicht zuverlässig ist, können jedoch nicht unterscheiden, ob es sich um Interferenzen, Jamming oder Spoofing handelt. Mit anderen Worten: Es wird erkannt „dass“ etwas nicht stimmt, aber nicht „was“. Die hensec-Lösung bietet hingegen eine umfassende Analyse der GNSS-Signalqualität in vielerlei Hinsicht, so dass selbst aufwändige Spoofing-Attacken erkannt und sofort abgewehrt werden können, etwa durch das Blockieren feindlicher Funksignale.

Neben maßgeschneiderten Lösungen für Firmengelände, Städte oder ganze Landstriche bietet hensec auch ein portables Koffersystem als Mietlösung speziell zur Abwehr von Gefahren durch unberechtigte Drohnenflüge über Veranstaltungsarealen an. Der Koffer erkennt 99 Prozent aller gebräuchlichen Drohnen und schlägt Alarm, sobald sich ein Objekt der festgelegten No-fly-Zone nähert. Neben dem Drohnentyp, der genauen Position und der Dronen-ID wird auf einer integrierten Karte auch die Position des Drohnenpiloten angezeigt – im konkreten Einsatz möglicherweise die wichtigste Information. Wichtig dabei: Der Anti-Drohnen-Koffer erzeugt keinerlei Störung beim Funkverkehr beispielsweise mit dem Bühnenequipment und wird von den Besuchen nicht einmal wahrgenommen. Eine autarke Energieversorgung erleichtert die Nutzung vor Ort.

Weitere Informationen: www.hensec.com www.luftraumueberwachung.com 

Video zum Talk auf der GPN22 über die Gefahren des GPS-Spoofings sowie der Technik und Detektionsmethoden

GPS / GNSS Jamming und Spoofing ist zu einer ernstzunehmenden Gefahr für Verkehr, Navigation und kritische Infrastrukturen geworden. Wir betrachten die damit verbundenen Risiken sowie Hintergründe, Geschichte, Technologien und Abwehrmaßnahmen.

In den letzten Monaten sind die GNSS Jamming und Spoofing Vorfälle weltweit signifikant angestiegen – vor allem, aber nicht nur, rund um die Krisenherde unseres Planeten. Zum Verstehen der Hintergründe werfen wir einen Blick auf die Geschichte des Spoofings und die Technik hinter GNSS und PNT.
Ebenso schauen wir uns anhand echter Beispiele aktuelle Jamming und Spoofing Technologien an.
Welche realen Risiken ergeben sich daraus für den Flugverkehr und kritische Infrastrukturen?
Wie lässt sich durch technologische und organisatorische Maßnahmen die Resilienz bestehender Systeme erhöhen?

Hier auch der Link zum Runterladen des GPS-Jamming Talks „GPS Spoofing und Jamming – Techniken, Risiken und Detektion“ auf media.ccc.de:

https://media.ccc.de/v/gpn22-403-gps-spoofing-und-jamming-techniken-risiken-und-detektion

Ergebnisse unserer sechsmonatigen Studie zur GNSS-Störung in der Ostseeregion

Wir freuen uns, die Ergebnisse der jüngsten sechsmonatigen Studie vorzustellen, die in Zusammenarbeit mit GPSPatron und der Gdynia Maritime University durchgeführt wurde. Der Fokus lag auf GNSS-Störungen in der Ostseeregion. Diese Forschung liefert die erste umfassende Analyse von GNSS-Störungen auf Bodenebene in diesem Gebiet und offenbart erhebliche Diskrepanzen im Vergleich zu Daten aus ADS-B-Analysen. Unsere Studie betont die Notwendigkeit einer spezialisierten terrestrischen Überwachung, um diese Bedrohungen genau zu bewerten und zu entschärfen.

Wichtige Erkenntnisse:

• Anhaltende GNSS-Störungen: Es wurden über 84 Stunden an Interferenzen aufgezeichnet, was auf kontinuierliche Störungen in der Region hinweist.
• Höhepunkt der Aktivität im Oktober: Im Oktober traten sechs größere Störereignisse mit einer Gesamtdauer von 29 Stunden auf, was auf eine Zunahme sowohl der Häufigkeit als auch der Intensität hinweist.
• Verdächtige maritime Quellen: Signalanalysen deuten auf mobile Quellen hin, wahrscheinlich fortschrittliche Störtechnologien, die von einem oder mehreren Schiffen eingesetzt werden.
• Hochentwickelte Störsignaturen: Die detektierten Signale weisen komplexe Modulationen und Frequenzagilität auf, was auf hochentwickelte Ausrüstung, möglicherweise militärischen Ursprungs, hindeutet.
• Einschränkungen der Erkennung: Trotz erheblicher GNSS-Störungen auf Bodenebene wurden in ADS-B-basierten Überwachungssystemen keine entsprechenden Ereignisse registriert, was ihre Begrenzungen bei der Erfassung terrestrischer Bedrohungen unterstreicht.
• Lang andauernde Störungen: Einige Interferenzen hielten über sieben Stunden an und hatten erhebliche Auswirkungen auf die GNSS-gestützte maritime Navigation und Hafenoperationen.

Wir sind überzeugt, dass dieser umfassende Bericht für Ihre Arbeit und Forschung in diesem Bereich von unschätzbarem Wert sein wird und zur Verbesserung der Sicherheit und Effizienz von Navigationssystemen und kritischen Infrastrukturen beiträgt.

Die in diesem Forschungsprojekt verwendete Hardware finden Sie in unserer Rubrik GPS:

https://www.hensec.com/de/produkte/gps/gps-spoofing-und-jamming-detektion

Um den kompletten ausführlichen Report (50 Seiten PDF) zu erhalten schreiben Sie uns bitte eine kurze email:

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