Verfolgung einer starken GNSS-Störquelle über Europa

• Weltraumgestützte GNSS-Störquellen haben seit 2019 Dutzende starke, vorübergehende großflächige Störereignisse über dem europäischen Kontinent, Greenland und Canada verursacht und dabei sogar das GPS-L1-Band beeinträchtigt, was erhebliche Sorgen für Luftfahrt, Schifffahrt und Präzisionszeitsysteme auslöst
• In den IGS-1Hz-Referenzstationsdaten brach das GPS-L1-CNR an mehreren Orten gleichzeitig innerhalb der 1Hz-Abtastauflösung ein; gleichzeitige Ereignisse an weit entfernten Orten wie Finland, Italy und Greenland stützen eher eine detektionsmethode auf Basis der Empfangsleistung und die Hypothese einer weltraumgestützten Ursache als eine einzelne boden- oder flugzeuggestützte Quelle
• In Daten von 165 Referenzstationen aus den Jahren 2019–2026 wurden an 75 Tagen großflächige GPS-L1-Ereignisse gefunden, bei denen das CNR an mindestens einem Ort um mehr als 5dB fiel; selbst unter Einbeziehung von 47 weiteren Tagen mit schwächeren Ereignissen ändert sich die Verteilung kaum, und es zeigt sich ein Muster mit Schwerpunkt auf Werktagen und Arbeitszeiten; dokumentiert wurden {b:75,47} Tage mit starken/schwachen Ereignissen
• Spektrumbeobachtungen zeigen, dass der Störpeak bei 1577.5 MHz liegt, also etwa 2MHz über der GPS-L1-Mittenfrequenz von 1575.42MHz, bei einer Bandbreite von rund 5MHz; bei einigen Ereignissen folgte anschließend ein Burst im 1558.5-MHz-Band, wobei beide Bänder nicht gleichzeitig aktiv waren
• CNR- und TDOA-Messungen haben jeweils Grenzen, aber in Kombination von Empfangsleistung und Laufzeitdifferenz lässt sich der Kandidatenkreis eingrenzen, und die Ursache kann mit hoher Zuverlässigkeit als kleine russische Frühwarnsatellitenkonstellation in einer Molniya-Umlaufbahn identifiziert werden

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Charakter des Problems und beobachtungsbasierte Grundlage

• GNSS wie GPS bieten positionsgenaue Navigation im Meterbereich, globalen Zugang, Allwetterbetrieb und Betrieb ohne aktive Funkabstrahlung, ihre Leistung nimmt jedoch durch absichtliche Störungen wie Jamming und Spoofing sowie durch natürliche Einflüsse wie Mehrwegeeffekte und Atmosphäreneffekte leicht ab
• In den vergangenen fünf Jahren haben GNSS-Störungen in Luftfahrt und Seefahrt deutlich zugenommen, und wenn GNSS-Ausfälle oder -Verfälschungen Probleme in Untersystemen auslösen, kann dies über einfache Navigations- oder Zeitfehler hinaus zu Kaskadenausfällen führen
• Die Analyse basiert auf öffentlichen Daten des Referenzstationsnetzes des International GNSS Service (IGS), insbesondere auf GPS-L1-C/A-CNR-Daten von Stationen, die hochratige GNSS-Beobachtungen mit 1Hz liefern
• Seit 2019 kam es an Referenzstationen in Europa, Greenland und Canada bei allen verfolgten GPS-L1-Signalen gleichzeitig zu kurzen starken CNR-Einbrüchen, deren Beginn innerhalb der 1Hz-Abtastauflösung zusammenfiel und damit auf eine einzelne Störquelle hindeutet
• Die geografische Ausdehnung der betroffenen Bodenempfänger ist so groß, dass sie von einer einzelnen bodengestützten oder flugzeuggestützten Störquelle kaum vollständig erreicht werden kann, was die Hypothese einer weltraumgestützten Ursache stützt
• GPS L1 ist das Hauptband für Luftfahrt, Schifffahrt und Präzisionszeit weltweit, sodass hochleistungsstarke Störungen in kontinentalem Maßstab in diesem Band erhebliche Besorgnis hervorrufen

Detektionsmethode auf Basis der Empfangsleistung

• IGS-Referenzstationen liefern Beobachtungswerte für Trägerphase, Pseudostrecke, Doppler und CNR im RINEX-Format; bei Störungen kann das CNR als Carrier-to-Interference-plus-Noise Ratio (CINR) behandelt werden
• Da vorübergehende Störereignisse typischerweise 3–5 Sekunden dauern, verwendet der Detektor eine Differenzstatistik der Form ξij[k] = 1/2(zij[k+l] - 2zij[k] + zij[k-l]), um CNR-Änderungen vor und nach dem Ereignis zu erfassen
• Die stationsspezifische Detektionsstatistik Λi[k] ist der Mittelwert von ξij[k] über mehrere zu diesem Zeitpunkt verfolgte GNSS-Signale; auf Basis historischer Daten geschätzte Varianz und ein CFAR-Schwellenwert νi mit vorgegebener Falschalarmrate entscheiden über das Vorliegen einer Störung
• In einem 15-Minuten-Abschnitt am 160. Tag des Jahres 2021 detektierten METG (Finland), MATE (Italy) und THU2 (Greenland) unter der Bedingung l=3 und mit einer Fehlalarmwahrscheinlichkeitsschwelle von 10^-4 nahezu gleichzeitig eine Störung um etwa Sekunde 700
• In der Gesamterkennung aller Referenzstationen an demselben Tag erkannten zunächst 21 Stationen ein Ereignis niedriger Leistung, danach 58 Stationen ein stärkeres Ereignis; beim starken Ereignis erreichte der Rückgang des GPS-L1-C/A-CNR in der Nähe der Baltic-Region bis zu 6dB
• Regionale Stördetektionen an einzelnen Referenzstationen sind nicht selten, doch ein zeitlich ausgerichtetes, etwa 3 Sekunden langes identisches CNR-Abfallmuster an weit voneinander entfernten Orten wie Finland, Italy und Greenland weist auf eine gemeinsame Störquelle hin

Zeitliche und räumliche Muster von 2019 bis 2026

• Die Analyse von 1Hz-Daten von 165 Referenzstationen vom 1. Januar 2019 bis 4. Mai 2026 ergab 75 Tage mit großflächigen vorübergehenden GPS-L1-Störereignissen, bei denen das CNR an mindestens einer Station um mehr als 5dB absank
• Im selben Zeitraum gab es 47 Tage mit schwächeren großflächigen vorübergehenden Störereignissen; auch unter Einbeziehung dieser Tage verändern sich die Verteilungen nach Wochentag und Uhrzeit kaum
• Die früheste bedeutende Detektion großflächiger vorübergehender Störung stammt aus dem Oktober 2019; starke Ereignisse häufen sich in UTC an Werktagen und während der Arbeitszeit, was eher auf menschliche Beteiligung als auf ein zufälliges Naturphänomen hindeutet
• An einigen Tagen traten starke Ereignisse mehrfach pro Tag auf; am 146. Tag des Jahres 2021 wiederholte sich zweimal ein Muster, bei dem auf einen Burst niedriger Leistung ein Burst hoher Leistung folgte, mit einem Abstand von etwa 32.6 Minuten zwischen den starken Ereignissen
• Die Verzögerung zwischen Burst niedriger und hoher Leistung betrug am 160. Tag des Jahres 2021 317 Sekunden und bei den zwei Ereignissen am 146. Tag des Jahres 2021 jeweils 115 Sekunden; innerhalb eines Tages ist das Burst-Timing meist periodisch, und große Bursts liegen oft in Abständen, die ganzzahlige Vielfache von 150 Sekunden sind
• Räumlich waren europäische Referenzstationen am stärksten betroffen, und bei fast allen starken Ereignissen erlitt die Baltic-Region den größten CNR-Rückgang
• Der größte CNR-Rückgang aller Ereignisse betrug 10dB und wurde 2025 an der polnischen Referenzstation LAMA gemessen; gleichzeitig wurden in anderen Weltregionen keine ähnlichen Störungen zusammen mit den europäischen Großereignissen festgestellt
• Am 204. Tag des Jahres 2020 zeigte sich ein ungewöhnliches Muster, bei dem sich das Störzentrum über etwa 20 Minuten von der Baltic Sea über Germany zur Norwegian Sea verlagerte; mögliche Ursachen sind Satellitenbewegung, eine Änderung der Strahlrichtung der Störquelle oder eine von mehreren aktiven Satellitenquellen

Spektrale Eigenschaften und Unterschiede zu solaren Radioausbrüchen

• Die experimentelle RFI-Beobachtungsstation in Gdynia, Poland, sammelte Spektraldaten mit einem u-blox-F9P-GNSS-Empfänger, der an eine Trimble-GNSS-Antenne angeschlossen war; da die Verluste zwischen Antenne und Frontend des Empfängers unbekannt sind, liegt der Fokus eher auf relativen PSD-Vergleichen als auf absoluter Empfangsleistung
• Die 1Hz-SPAN-Nachricht des u-blox-Empfängers liefert unkorrigierte, dimensionslose Spektrumbeobachtungen, eignet sich jedoch für Vergleiche zwischen Ereignissen und mit störungsfreien Referenzbedingungen
• Die Spektren von 48 starken Störereignissen aus den Jahren 2024–2025 zeigten eine konsistente Form; der Peak lag bei 1577.5MHz, also etwa 2MHz über der GPS-L1-Mittenfrequenz von 1575.42MHz, bei einer Bandbreite von rund 5MHz
• Neben GPS L1 C/A zeigten auch die verfolgten Signale Galileo E1 und BeiDou B1C/B1A während der Störereignisse gleichzeitig CNR-Rückgänge; da die drei Signale dieselbe Mittenfrequenz teilen, stimmen die Rückgangsgrößen je Referenzstation eng überein
• Obwohl BeiDou B1I mit Mittenfrequenz 1561.098MHz das Störspektrum bei 1577.5MHz nicht überlappt, zeigte es bei starken Ereignissen kleine, aber deutliche CNR-Rückgänge; das lässt sich so interpretieren, dass die Methode der IGS-Empfänger zur Schätzung des Rauschbodens für die CNR-Meldung empfindlich auf Störungen in der Nähe von L1 reagiert
• An 15 der 75 Tage folgte nach dem Abfall und der Erholung des GPS-L1-C/A-CNR ein gleich großer Abfall und eine Erholung des BeiDou-B1I-CNR; die erste Beobachtung dieses Musters erfolgte im Juni 2020
• Dieses Muster bedeutet, dass die Störquelle Signale in der Nähe von 1577.5MHz und 1561.098MHz erzeugen kann; rohe Breitbandproben aus Amsterdam, Netherlands, vom Februar 2026 zeigen nach einem 1577.5MHz-Burst deutlich einen 1558.5MHz-Burst
• Die beiden Störbänder scheinen nicht gleichzeitig aktiv zu sein, und großflächige vorübergehende Störungen in der Nähe der GPS-L2- oder L5-Bänder wurden bislang nicht beobachtet
• Solare Radioausbrüche können das GNSS-CNR über weite Gebiete ebenfalls stark absenken und auf der sonnenbeschienenen Erdseite Reduktionen von bis zu 25dB verursachen, sind aber gewöhnlich breitbandiger, entwickeln sich langsamer und halten mit ihrer CNR-Absenkung länger an
• Beim solaren Flare X5.1 und einem geomagnetischen Sturm der Stärke G4 am 11. November 2025 waren an der Referenzstation SUTM in South Africa alle GPS-L1-, -L2- und -L5-Signale betroffen; L2 und L5 fielen über mehrere hundert Sekunden um bis zu 17dB ab und zeigten damit ein anderes Muster als die vorübergehende Satellitenstörung

Eingrenzung und Identifizierung der Kandidatensatelliten

• Die erste Eingrenzung der Kandidatensatelliten erfolgt mit den öffentlichen Two-Line Elements (TLE) von space-track.org, die von der United States Space Force zur Sicherheit des Raumflugbetriebs gepflegt werden; gesucht werden Objekte, die sich zum Störzeitpunkt über den betroffenen Regionen befanden
• Positionsschätzungen auf TLE-Basis sind am Epochentermin grob etwa 1km genau und werden mit zunehmendem Alter des TLE schlechter, bieten aber für einen vorläufigen Kandidatentest ausreichende Präzision
• Wenn ein Weltraumobjekt s an allen Referenzstationen i, die eine Störung detektiert haben, die Bedingung αis ≥ α0 für den Höhenwinkel erfüllt, bleibt es als Kandidat erhalten; damit lässt sich auch die minimal mögliche Apogäumshöhe berechnen
• Die Position mit minimalem Radius r* kann als Optimierungsproblem bestimmt werden, das die Höhenwinkelmasken aller detektierenden Referenzstationen erfüllt und ||r|| minimiert; für α0 ≥ 0 ist die Lösung eindeutig
• Referenzstationen ohne Stördetektion lassen sich ohne Kenntnis des Antennengewinnmusters der Störquelle nur schwer zur zusätzlichen Einschränkung des Kandidatenraums nutzen; eine Störquelle mit schmalem Richtstrahl kann selbst bei erfüllter Höhenwinkelbedingung an vielen Referenzstationen unbeobachtet bleiben
• Allein die räumliche Variation des CNR reicht nicht aus, um eine Störquelle eindeutig zu identifizieren; wenn jedoch vier oder mehr Bodenstationen gleichzeitig rohe Breitbandproben des betroffenen Bands erfassen, lassen sich mit Laufzeit-/Frequenzdifferenzverfahren (T/FDOA) Position und Geschwindigkeit sofort schätzen
• Unter der Annahme, dass der Störsatellit im Ephemeridenkatalog enthalten ist, reichen bereits zwei Referenzstationen aus, um die Möglichkeiten auf eine handhabbare kleine Zahl zu reduzieren
• Ein Verknüpfungsrahmen, der CNR und Laufzeitdifferenzmessungen (TDOA) kombiniert, identifiziert die Störquelle mit hoher Zuverlässigkeit als kleine russische Frühwarnsatellitenkonstellation in einer Molniya-Umlaufbahn; falls dies absichtlich geschieht, bedeutet es eine qualitative Eskalation von GNSS-Störungen im GPS-L1-Band

[GN⁺]

Hacker-News-Kommentare

• Interessant ist, dass sie sogar eine bestimmte Satellitenkennung feststellen konnten. Jetzt, da man den Ursprung kennt, frage ich mich, ob man irgendetwas dagegen tun kann
  Ich habe bei Bauprojekten an der rumänischen Küste, also direkt südlich der Ukraine und in den Gewässern des polnischen Festlandsockels direkt westlich von Kaliningrad, täglich GPS-Störungen erlebt

  • Wenn die Störung aus der Nähe von Kaliningrad kommt, müsste sie dann nicht auch russische Anwohner beeinträchtigen? Es sei denn, sie wird extrem präzise ausgerichtet. Und wenn man einen großen Raum abdecken will, erscheint eine so präzise Ausrichtung eher unwahrscheinlich
  • Russland stört weiterhin GPS in Richtung EU
    https://www.bbc.com/news/articles/clyx3ly54veo
    Es ist schon ziemlich komisch, wenn Leute außerhalb der EU oder mit prorussischer Haltung solche Themen kommentieren
  • Russland hat 1967 den Weltraumvertrag (OST) unterzeichnet, daher könnte das einen Verstoß gegen diesen oder andere Verträge darstellen, was als Grundlage für Gegenmaßnahmen oder Vergeltung dienen könnte
    Man könnte Satelliten hacken, sie mit anderen Mitteln der elektronischen Kriegsführung stören oder ihren Betrieb beeinträchtigen. Man könnte sie auch mit Raketen abschießen. Die X-37B ist derzeit im All, und dass das Eingreifen in Weltraum-Assets einer der Gründe für ihre Existenz ist, ist eine ziemlich naheliegende Möglichkeit — nur spricht es wegen des geheimen Projekts niemand offen aus

• Relevantes Veritasium-Video: https://www.youtube.com/watch?v=tz23G_UXCGA

  • Die Theorie, dass man Kommunikation in einem Band nahe GPS sendet, um Störungen gegen das eigene Frühwarnsystem zu unterdrücken, klingt plausibel
    Es hätte wenig Sinn, einfach nur die Fähigkeit zur GPS-Störung zu demonstrieren, denn ein staatlicher Akteur mit militärischen Satelliten im Orbit hätte diese Option ohnehin längst in Betracht gezogen oder die Fähigkeit bereits. Dann wäre diese Störung entweder ein regelmäßiger Fähigkeitstest oder echte Kommunikation, oder?
  • Das Video hat den Vorfall mit den Störungen am Flugzeug beim Anflug von von der Leyen auf Plowdiw nicht abschließend geklärt, aber soweit ich mich erinnere, war es wahrscheinlich eine unbeabsichtigte Falschaussage
    Dass von der Leyen selbst oder ihre Sprecher das nicht eingeräumt haben, lag daran, dass der Vorfall ein grundlegendes Unverständnis der Weltlage bei von der Leyen und ihrem Umfeld offengelegt hätte

• Ein bisschen interessant, und es wirkt durchaus plausibel relevant. Heute sind vor der rumänischen Küste bei Constanța und in der Umgebung etwa fünf ukrainische Seedrohnen angespült worden; eine davon explodierte im Hafen, die übrigen irgendwo in der Umgebung
  Video der großen Explosion im Hafen: https://youtu.be/Y8kdneBU_3Q?si=cr07TeMnxJTG-3TM&t=17
  Große Schäden gab es nicht. Offenbar hat die ukrainische Seite die Kontrolle über die Drohnen verloren, woraufhin sie bis dorthin trieben. Meine persönliche Vermutung ist, dass russische elektronische Kriegsführung die Steuersignale gestört und GPS-Jamming ausgelöst hat, sodass sie bis nach Constanța abgedrängt wurden. Falls das absichtlich war, wäre das eine ziemlich bemerkenswerte Leistung russischer elektronischer Kriegsführung

• Zusammenfassung der Schlussfolgerung der Arbeit: Durch die Kombination mehrerer Verfahren wurde Cosmos 2546 (NORAD-ID 45608) mit hoher Sicherheit als eine der Störquellen identifiziert
  Weitere Analysen deuten darauf hin, dass die russische Edinaya Kosmicheskaya Sistema-Frühwarnsatellitenkonstellation, zu der Cosmos 2546 gehört, als Gruppe für die seit 2019 in ganz Europa auftretenden großflächigen, zeitweiligen GNSS-Beeinträchtigungen verantwortlich ist

  • Zusätzlich gilt: Cosmos 2546 wurde im Mai 2020 gestartet und kann daher nicht die Ursache von Störereignissen im Jahr 2019 gewesen sein
    Außerdem befand sich Cosmos 2546 bei einigen Störereignissen nach Mai 2020 nicht über Europa. Aber an allen Ereignissen während der 75 Tage in Tabelle 1 befand sich bei allen Referenzstationen, die Störungen beobachteten, mindestens ein EKS-Satellit in einer Elevation von über 35 Grad. Daher ist es sehr wahrscheinlich, dass die seit 2019 beobachteten großflächigen, zeitweiligen GNSS-Störereignisse durch die gesamte EKS-Konstellation verursacht wurden

• Ich sehe keine Diskussion darüber, welche Leistung nötig wäre, um über ein so großes Gebiet zu stören. Auch wenn das nutzbare GPS-Signal am Boden ziemlich schwach ist, bräuchte dieser Satellit dann nicht Leistung im kW-Bereich?

  • Der Satellit verfügt über Solarmodule im Bereich mehrerer kW

• Ich frage mich, warum diese konkrete Entdeckung als „Störung“ bezeichnet wird. Gefunden wurde eine relativ seltene Burst-Übertragung über etwa 5 MHz Bandbreite und etwas, das wie ein 12-ms-zyklisches Präfix mit Abständen aussieht, die mit Vielfachen von 150 Sekunden zusammenhängen
  Das könnte ein Synchronisations- oder Datensignal nahe der GPS-L1-Frequenz sein, das als Nebeneffekt den CNR von GPS-Empfängern senkt. Außerdem sind es nur etwa 10 dB, deshalb ist auch deshalb die Bezeichnung als „Störung“ fragwürdig. Insgesamt wirkt es, als würden die Beobachtungen zu stark auf eine größere Absicht eines böswilligen Akteurs hin überangepasst

  • Man nennt es Störung, weil es tatsächlich stört

• Erstaunlich ist, dass irgendjemand darüber überrascht war. GPS ist extrem anfällig
  Vor ein paar Jahren war das auch in den USA ein Thema in den Nachrichten, als Ajit Pai die brillante Idee hatte, sogenannte „5G“-Dienste in einem Frequenzband zuzulassen, das zu nah an den GPS-Frequenzen liegt. Soweit ich weiß, ist das immer noch nicht geklärt: https://physicstoday.aip.org/news/new-5g-exemption-may-jam-g...

• Seltsamerweise habe ich genau vor zwei Tagen angefangen, ein Koppelnavigationssystem zu bauen — perfektes Timing

  • GPS-Störungen passieren schon seit Jahren, und Koppelnavigation ist auch keine völlig neue Wunderidee
  • In den meisten Regionen der Welt liefern lokale Mobilfunk-Basisstationen GPS-Modulen bereits genauere Referenzsignale für die Positionsbestimmung
    Das zusätzliche drahtlose Beamforming von 5G+-Systemen macht Fernstörungen durch ungeschickte Angreifer auch schwieriger, weil sich kohärente Signalausbreitung begrenzt. Tatsächlich haben Funkamateure schon Jahre vor Beginn mehrerer offizieller internationaler Konflikte erfasst, wie russische Schiffe den lokalen Hafenverkehr störten oder täuschten. Ob das staatlich unterstützt war oder eher zu verschiedenen Schmuggelmethoden gehörte, wie bei manchen Schiffen in chinesischen Häfen, die Signale in alle Richtungen abstrahlten, weiß ich nicht

• Wenn es ein Kommunikationssignal innerhalb des GPS-Bands ist, könnte es dann ein Steuersignal für einen GPS-Software-Lieferkettenangriff sein?

• Es gibt auch eine Echtzeitkarte: https://gpsjam.org

  • Das hat mit diesem Artikel nichts zu tun. In diesem Artikel geht es um satellitengestützte Störungen