GPS-AblösungSo will die Luftfahrt Jamming und Spoofing unmöglich machen
Seit fast 50 Jahren basiert die Navigation auf GPS. Im Silicon Valley arbeiten zwei Unternehmen daran, GPS mit Hilfe von Quantenphysik und KI zu ersetzen. Diese soll Störungen wie Jamming und Spoofing unmöglich machen.
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Eines der Herzstücke der Flugzeugnavigation basiert auf einer Jahrzehnte alten Technik: GPS, kurz für Global Positioning System. Entwickelt wurde es Ende der 1970er Jahre vom US-Verteidigungsministerium. 1978 wurde der erste GPS-Satellit gestartet, und seit 1983 wird das System in der kommerziellen Luftfahrt eingesetzt.
GPS ist ein Satellitennavigationssystem, das durch den Empfang von Signalen mehrerer Satelliten die genaue Position eines Empfängers auf der Erde bestimmt. Mittlerweile sind GPS-Störungen in der Luftfahrt zu einem ernsthaften Problem geworden, wobei man zwischen Spoofing (Senden falscher GPS-Signale) und Jamming (Blockieren oder Stören von GPS-Signalen) unterscheidet.
Magnetfeld statt Sateliten
Im Silicon Valley arbeiten Acubed, eine Tochtergesellschaft von Airbus, und SandboxAQ, ein Spin-off von Google, an einem alternativen Navigationssystem. Anstatt sich auf Signale von 24 Satelliten in einer Höhe von 20.200 Kilometern über der Erde zu verlassen, setzen die Forschenden auf Navigation durch die Erdkruste beziehungsweise das Erdmagnetfeld.
Jeder Quadratmeter der Erde hat seine eigene magnetische Signatur, die entsteht, weil geladene Eisenpartikel im flüssigen äußeren Erdkern die Mineralien in der Erdkruste magnetisieren. SandboxAQ- Chef Jack Hidary nennt es einen eigenen magnetischen Fingerabdruck.
KI gleicht Daten ab und lokalisiert punktgenau
Die Grundidee ist, dass mehrere Quantensensoren in ein Hardwaresystem eingebaut werden, dass das Erdmagnetfeld während eines Fluges in Echtzeit misst. Das Neue daran ist, dass Sandbox diese Daten mit einer speziell entwickelten künstlichen Intelligenz verbindet. Diese KI gleicht die Daten mit bekannten Magnetkarten ab, sodass das System schnell und genau die aktuelle Position bestimmen kann.
Mit diesem System kann die Position eines Flugzeugs völlig ohne Satelliten oder zusätzliche Technik vom Boden bestimmt werden. Das macht das System resistent gegen Störungen wie Jamming oder Spoofing. Sandbox hat das System bereits erfolgreich mit Airbus, Boeing und der US Air Force getestet. Daten aus 150 Flugstunden zeigen, dass das neue Navigationssystem in allen Fällen die Position auf zwei Seemeilen genau bestimmen konnte.
Erst Luftfahrt, dann Schifffahrt und Individualverkehr
In 64 Prozent der Fällen konnte die Position sogar auf 550 Meter (etwas mehr als eine Viertelseemeile) genau bestimmt werden. Die US-Luftfahrtbehörde FAA sieht eine Positionsbestimmung auf 2 Seemeilen vor. Laut Hidary könnte die Luftfahrt Pionierarbeit für das neue System leisten. Später soll das System auch für die Schifffahrt und den Individualverkehr genutzt werden.
Aber nicht nur im Silicon Valley arbeiten Unternehmen an Alternativen zum bald 50 Jahre alten GPS. Auch in Mecklenburg-Vorpommern arbeiten fünf Forschungseinrichtungen unter der Federführung der Universität Greifswald am Forschungsprojekt Air-Mopsy, das offiziell 30. Juni offiziell gestartet ist.
DLR arbeitet an eigenem System
Dabei geht es um das R-Mode-System, das bestehende Mittelwellensender zur Positionsbestimmung nutzt. Es ist unabhängig von Satelliten, aber atmosphärische Einflüsse können Signal und Genauigkeit tagsüber beeinträchtigen. Ziel von Air-Mopsy ist es, die Ursachen dieser Störungen zu verstehen und das System auch unter schwierigen Bedingungen zuverlässig zu machen. Außerdem soll die Signalqualität nachts stabil bleiben.
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