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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum
Täuschen eines Empfängers eines Navigationssystems,
vorzugsweise eines satellitengestützten Navigationssystems
Erfindungsgemäß wird dieser Empfänger
bevorzugt sowohl in seiner Position als auch in seiner Geschwindigkeit getäuscht.
Die vorgetäuschte Geschwindigkeit ist vorzugsweise in weiten
Bereichen bzw. über einen weiten Bereich variierbar. Das
erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße
Verfahren werden bevorzugt bei GPS-Systemen eingesetzt, sind aber
ebenso bevorzugt bei Empfängern anderer satellitengestützter
Navigationssysteme anwendbar.
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Die
GB-A-2 380 628 betrifft
ein Verfahren zum Schutz vor einer zielgesteuerten Waffe, wobei ein
geeignetes manipuliertes elektromagnetisches Signal bereitgestellt
wird, wodurch dem Abwehrsystem suggeriert wird, die anfliegende
Rakete sei schon so nahe, daß Gegenmaßnahmen das
zu schützende Objekt mit zerstören würden.
Gemäß einem weiteren Ansatz wird einem anfliegenden
Flugkörper vorgetäuscht, daß sich das
Zielobjekt an einem anderen Ort befindet.
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Die
US 6 396 432 B2 betrifft
ein Verfahren zur Täuschung eines Satellitennavigationsempfängers,
bei dem die an einem Empfangsort empfangbaren und für die
Positionsbestimmung des Empfangsorts maßgeblichen Satellitensignale
empfangen werden, wonach die maßgeblichen Satellitensignale
an wenigstens einen Abstrahlort übermittelt und von diesem
aus abgestrahlt werden. Die Abstrahlung erfolgt hierbei derart,
daß die an dem Abstrahlort ursprünglich empfangbaren
und für die Positionsbestimmung des Abstrahlortes maßgeblichen
anderen Satellitensignale überlagert werden.
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Hierbei
wird jedoch, unabhängig von der tatsächlichen
derzeitigen Eigengeschwindigkeit des getäuschten GPS-Empfängers,
immer eine Geschwindigkeit v = 0 suggeriert, da der Positionsaufnehmer immer
die gleiche Position an den Täuschfeldsender, also die
GPS-Sendeantenne, weiterleitet. Je nach Auswertungsverfahren bzw.
Genauigkeitsanforderung eines Satellitennavigationsempfängers
wird die Eigengeschwindigkeit über die Ortsänderung
in einem bestimmten Zeitabschnitt und/oder über die Dopplerverschiebung
der empfangenen Signale berechnet.
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Die
gleichbleibende Anzeige einer Geschwindigkeit v = 0 erweist sich
jedoch als nachteilig. So wird beispielsweise bei einem in einem
sich bewegenden Fahrzeug eingebauten professionellen GPS-Empfänger,
bei dem permanent die Geschwindigkeit 0 angezeigt wird, ein Beobachter
das Vorliegen einer Täuschung einfach entdecken können. Dies
gilt insbesondere für beispielsweise Systeme an Bord eines
Flugkörpers, der sich – mit Ausnahme von Hubschraubern
und dergleichen – allein aus physikalischen Gründen
bewegen muss, um nicht abzustürzen. Wird bei einem solchen
System die Geschwindigkeit v = 0 vorgetäuscht, so ist das
Vorliegen der Täuschung auch von einem automatisch arbeitenden System
einfach zu detektieren.
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Die
leichte Erkennbarkeit einer Täuschung erweist sich insbesondere
dahingehend als nachteilig, daß der Nutzer eines Systems,
das den getäuschten GPS-Empfänger verwendet, entsprechende
Ausgleichsmaßnahmen vornehmen kann. So kann er das getäuschte
System entweder mit erhöhter Vorsicht oder unter Benutzung
von sekundären bzw. Hilfs-Navigationssystemen verwenden,
wodurch die durch das System zur GPS-Täuschung vorgenommene
Täuschungsmaßnahme ganz oder teilweise wertlos
wird.
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Weiterhin
beschreibt die
US 6
396 432 B2 ein Vorsehen von mehreren Empfangsorten, von
denen jeweils die maßgeblichen Satellitensignale zu jeweils
zugeordneten Abstrahlorten übermittelt und dort abgestrahlt
werden, so daß im getäuschten Navigationssystem
von den überlagerten Satellitensignalen abgeleitete unrichtige
Geschwindigkeiten oder Kurse ermittelt werden.
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Dieses
Verfahren erweist sich dahingehend als nachteilig, daß eine
Vielzahl von Empfangsorten mit einer Vielzahl von Empfangseinrichtungen
einer entsprechenden Vielzahl von Abstrahlorten mit entsprechenden
Abstrahleinrichtungen vorgesehen werden müssen. Zudem hängt
der Erfolg der Täuschung vom tatsächlichen Kurs
und der tatsächlichen Geschwindigkeit des zu täuschenden
Empfängers ab.
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Demgegenüber
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bestehenden
Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein
verbessertes System und Verfahren zum Täuschen eines Navigationsempfängers
bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, die eine
effektive Täuschung eines Navigationsempfängers
insbesondere hinsichtlich seiner Geschwindigkeit erlauben. Vorzugsweise
sind das erfindungsgemäße System und das Verfahren
einfach und effektiv und erlauben vorzugsweise eine Täuschung
des zu täuschenden Navigationsempfängers unabhängig von
dessen tatsächlichem Kurs und dessen tatsächlicher
Geschwindigkeit.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche
gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben
bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung.
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Die
Erfindung basiert auf folgendem Grundgedanken. Zunächst
werden von einem Empfangssystem Satellitendaten, die an einem Ort
A eintreffen, aufgenommen: Danach werden diese Daten vom Ort A an
einen Ort B, der vom Ort A entfernt ist, übertragen. Dort
werden die Daten schließlich von einer Sendeantenne verstärkt
in eine bestimmte räumliche Zone C abgestrahlt.
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In
dieser räumlichen Zone C um den Ort B wird von einem Navigationsempfänger
die Positionsangabe A gewonnen, welche nicht mit der tatsächlichen
Position, das heißt dem Ort B, übereinstimmt.
In der Zone C ist somit keine korrekte Positionsangabe zu ermitteln,
vielmehr ist in der Zone C die Positionsangabe A empfangbar.
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Die
Zone C kann sehr unterschiedliche geometrische Ausdehnungen haben.
Die Ausdehnung ist durch Sendeleistung und Antennengeometrie bestimmt.
Besonderen Einfluß auf die Ausdehnung hat außerdem
die Geländeformation. Die Ausdehnung kann nahezu symmetrisch
oder aber stark richtungsbetont sein.
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Die Übertragung
der empfangenen Daten zwischen Ort A und Ort B kann auf unterschiedliche Weise
erfolgen. Bevorzugt sind hierbei Übertragung mittels Funk
unter Veränderung der Frequenzbandlage gegenüber
dem Originalsignal, Koaxialleitungen, Lichtleitern, Richtfunkstrecken,
digitaler Übertragungsverfahren und/oder dergleichen.
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Die
Erfindung geht weiterhin davon aus, daß eine vorgenommene
Täuschung eines Navigationsempfängers um so schwieriger
entdeckt wird, je ähnlicher die vorgetäuschte
Geschwindigkeit der tatsächlichen Geschwindigkeit des den
getäuschten GPS-Empfänger verwendenden Fahrzeugs
ist. Unter Fahrzeug wird im folgenden jegliche bewegliche mit einem
Navigationsempfänger ausgerichtete Einheit verstanden,
u. a. Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Flugkörper oder Flugzeuge.
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Erfindungsgemäß werden
ein System und ein Verfahren bereitgestellt, die den zu täuschenden Empfänger
bzw. das den zu täuschenden Empfänger nutzende
Fahrzeug auch hinsichtlich der Geschwindigkeit täuscht.
Vorzugsweise kann hierbei die tatsächliche Geschwindigkeit
bzw. der Bereich oder die Größenordnung der tatsächlichen
Geschwindigkeit des zu täuschenden Empfängers
bzw. des den zu täuschenden Empfänger nutzenden
Fahrzeugs berücksichtigt werden. Vorzugsweise wird hierbei
zwischen verschiedenen Fahrzeugtypen unterschieden. Ist der zu täuschende
Empfänger beispielsweise in einem Landfahrzeug eingebaut,
so wird eine andere Geschwindigkeit vorgetäuscht als wenn
sich dieser an Bord eines Flugkörpers befindet. Die Detektion des
Fahrzeugtyps kann hierbei auf den Eigenschaften der Zone C basieren
(in der Luft; über dem Wasser, am Boden etc.) oder aber
bspw. durch individuelles erkennen der zu täuschenden Objekte
erfolgen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße
System gewährleisten insbesondere, daß ein getäuschter
Navigationsempfänger, insbesondere GPS-Empfänger,
nicht nur eine falsche Ortsinformation sondern auch eine falsche
Geschwindigkeitsinformation anzeigt bzw. eine solche in einem autonom
arbeitenden System an die nachgeordneten Systeme weitergibt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt somit ein Verfahren und ein System
zum Täuschen eines Navigationsempfängers, insbesondere
eines Empfängers eines satellitengestützten Navigationssystems, besonders
bevorzugt eines GPS-Empfängers bereit, bei dem dem zu täuschenden
Empfänger eine von 0 verschiedene Geschwindigkeit (v ≠ 0)
vorgetäuscht wird. Vorzugsweise ist die vorgetäuschte
Geschwindigkeit ferner in Abhängigkeit von beispielsweise Fahrzeugtyp
(Landfahrzeug, Flugzeug, Flugkörper etc.) und/oder von
den tatsächlichen Bedingungen bzw. der tatsächlichen
Geschwindigkeit des zu täuschenden Systems ausgewählt.
Die vorgetäuschte Geschwindigkeit ist vorzugsweise variierbar.
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Erfindungsgemäß wird
ein Verfahren zur Täuschung von Navigationsempfängern,
insbesondere Satellitennavigationsempfängern bereitgestellt. Dieses
weist vorzugsweise den Schritt des Empfangens von Navigationssignalen,
die an einem Empfangsort empfangbar und für die Positionsbestimmung
des Empfangsorts maßgeblich sind, auf. Vorzugsweise werden
die Navigationssignale auf zumindest einer Navigationsfrequenz empfangen.
Erfindungsgemäß werden die Navigationssignale
an mehreren Empfangsorten, die voneinander beabstandet sind, empfangen
und wechselweise an einem weiteren Ort, insbesondere ohne inhaltliche Weiterverarbeitung,
von einer Täuschfeldsendeeinrichtung gesendet. Vorzugsweise
sind die Empfangsorte in einer geometrischen Konfiguration, vorzugsweise
etwa kreisförmig, angeordnet. Die Anordnung der Antennen
ist grundsätzlich beliebig. Die Umschaltzeiten werden vorzugsweise
bei der Auswahl und/oder Dimensionierung der elektronischen Komponenten
berücksichtigt, so dass sie keinen Einfluss auf die Funktion
der Systeme haben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren umfaßt ferner
die Schritte des wechselweisen bzw. aufeinanderfolgenden Übermittelns
der an den verschiedenen Empfangsorten, vorzugsweise auf einer Navigationsfrequenz,
empfangenen Navigationssignale an eine Täuschfeldsendeeinrichtung
sowie des wechselweisen bzw. aufeinanderfolgenden Sendens der empfangenen
Navigationssignale als Täuschfeldsignale durch die Täuschfeldsendeeinrichtung.
Vorzugsweise werden die an den verschiedenen Empfangsorten empfangenen
Navigationssignale in einer vorgegebenen Reihenfolge an die Täuschfeldsendeeinrichtung übermittelt.
Vorzugsweise sendet die Täuschfeldsendeeinrichtung die
empfangenen Signale in der Reihenfolge, wie sie von ihr empfangen
wurden.
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Ferner
stellt die vorliegende Erfindung ein System zur Täuschung
von Navigationsempfängern, insbesondere zur Ausführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bereit. Ein
erfindungsgemäßes System weist vorzugsweise eine
Positionsaufnahmeeinrichtung mit mehreren (Positions-)Empfangseinrichtungen,
vorzugsweise Satellitennavigationsempfangseinrichtungen, bevorzugt
GPS- Empfangseinrichtungen, auf. Die (Positions-)Empfangseinrichtungen
sind vorzugsweise zum Empfangen von Navigationssignalen, die an
einem Empfangsort empfangbar und für die Positionsbestimmung
des Empfangsorts maßgeblich sind, ausgebildet. Vorzugsweise
ist die (Positions-)Empfangseinrichtung zum Empfang von Navigationssignalen
eines Navigationssystems auf zumindest einer Navigationsfrequenz
ausgebildet. Diese Empfangseinrichtungen sind an voneinander beabstandeten
Orten vorzugsweise in einer geometrischen Konfiguration, vorzugsweise
etwa kreisförmig, angeordnet. Die Empfangseinrichtungen
stehen mit der Positionsaufnahmeeinrichtung in Verbindung.
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Die
Positionsaufnahmeeinrichtung weist ferner eine Steuereinrichtung
auf, die den Empfang von maßgeblichen Navigationssignalen
und/oder das Übermitteln der empfangenen Signale an eine
Täuscheinrichtung steuert. Bevorzugt ist die Steuereinrichtung
derart ausgebildet, daß jeweils nur die durch eine Empfangseinrichtung
empfangene Navigationsinformation an die Positionsaufnahmeeinrichtung übermittelt
oder von dieser übermittelt wird. Hierzu ist die Steuereinrichtung
vorzugsweise derart ausgebildet, daß sie in einer vorgegebenen
zeitlichen Taktung jeweils nur eine Verbindung einer Empfangseinrichtung
mit der Positionsaufnahmeinrichtung bewirkt. Durch den zeitlichen
Wechsel dieser, mit der Positionsaufnahmeinrichtung verbundenen,
Empfangseinrichtung ändert sich der Empfangsort der Positionsaufnahmeinrichtung.
Die Positionsaufnahmeinrichtung übermittelt somit im zeitlichen
Wechsel Navigationssignale mit unterschiedlichen Positionsinformationen,
also mit Navigationsinformationen, die beabstandete Orte betreffen,
an die Täuschfeldsendeeinrichtung.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind die Empfangseinrichtungen
als Antennen, vorzugsweise Satellitennavigationsempfangsantennen, ausgebildet.
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Die
Positionsaufnahmeeinrichtung überträgt die durch
die jeweils angeschlossene Empfangsantenne empfangene maßgebliche
Navigationsinformation über einen Übertragungskanal,
beispielsweise eine Kabel- oder Funkstrecke, an eine Täuschfeldsendeeinrichtung.
Hierzu umfaßt das System vorzugsweise ferner eine Übermittlungseinrichtung
zur Übermittlung der durch die Positionsempfangseinrichtung
empfangenen Navigationssignale, insbesondere an einen vom Empfangsort
entfernten Sendeort. Das System umfaßt ferner eine Täuschfeldsendeeinrichtung
mit einer (Übermittlungs-)Empfangseinrichtung zum Empfangen
der durch die Übermittlungseinrichtung übermittelten
Navigationssignale und mit einer Täuschfeldsendeeinrichtung zum
Senden von verfälschten Navigationssignalen bzw. Täuschfeldsignalen.
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Die
Täuschfeldsendeeinrichtung strahlt das an sie übermittelte
Signal ab. Da die an die Täuschfeldsendeeinrichtung übermittelten
Navigationsinformationen im zeitlichen Wechsel unterschiedlichen Orten
entsprechen, nämlich den jeweiligen voneinander beabstandeten
Orten an denen die Empfangseinrichtungen angeordnet sind, sendet
auch die Täuschfeldsendeeinrichtung wechselnde Navigationsinformationen,
die unterschiedlichen Orten entspricht, ab.
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Einem
sich im Täuschfeldsendebereich der Täuschfeldsendeeinrichtung
befindenden Navigationsempfänger wird somit eine sich zeitlich
verändernde Position suggeriert, was einer von 0 verschiedenen
(v ≠ 0) Geschwindigkeit entspricht.
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So
kann durch die wechselnde Übertragung der Information einer
einzelnen der Vielzahl von Empfangseinrichtungen ein beliebiges
Täuschfeld generiert werden, das dem zu täuschenden
Navigationsempfänger eine sich zeitlich vorbestimmt ändernde
Position suggeriert. Auf diese Weise kann sowohl die Ortstäuschung
als auch die Geschwindigkeitstäuschung durch das erfindungsgemäße
System und Verfahren ermöglicht werden.
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Vorzugsweise
betreffen das erfindungsgemäße Verfahren und System
Satellitennavigationssysteme, besonders bevorzugt GPS-Systeme.
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Erfindungsgemäß wird
eine Positionsaufnahmeeinrichtung mit mehreren (Position-)Empfangseinrichtungen
bereitgestellt, die die an der derzeitigen Position der jeweiligen
(Positions-)Empfangseinrichtung vorliegenden bzw. empfangbaren und
für die Positionsbestimmung des jeweiligen Empfangsorts
maßgeblichen, von Navigationssatelliten gesendeten Positionsinformationen
bzw. Navigationssignale auf mindestens einer dafür vorgesehenen
Frequenz (Navigationsfrequenz) bzw. einem dafür vorgesehenen
Frequenzband (Navigationsfrequenzband) aufnimmt bzw. empfängt.
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Je
nach Ausgestaltung des Satellitennavigationssystems werden zwei
oder mehrer, vorzugsweise. drei und besonders bevorzugt vier Navigationssignale
auf jeweils unterschiedlichen Navigationsfrequenzbändern
verwendet. In der folgenden Beschreibung wird lediglich beispielhaft
auf zwei Frequenzen bzw. Frequenzbänder L1 und L2 verwiesen.
Hierbei senden alle Satelliten in den Frequenzbändern L1 und
L2 (im zukünftigen GALILEO-System sowie im GPS-System nächster
Generation mehr als 2 Frequenzbänder) mit derselben Trägerfrequenz
L1 bzw. L2. Beim Täuschen werden diese Frequenzbänder (bei
einigen Empfängern reicht nur ein Frequenzband L1 oder
L2 aus) mit Navigationssignalen mehrerer Satelliten zwischen den
Positionsaufnahmeinrichtungen und den Täuschfeldsendeinrichtungen übermittelt.
Die Anzahl der Navigationssignale in jedem einzelnen Frequenzband
(sofern Orts- bzw. Zeitbestimmung möglich) spielt dabei
vorzugsweise keine Rolle.
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Die
am jeweiligen Empfangsort von der Positionsaufnahmeeinrichtung empfangenen
Navigationssignale werden an eine Täuschfeldsendeeinrichtung,
die sich an einer von der der Positionsaufnahmeeinrichtung entfernten
Position befindet, übermittelt. Eine derartige Übermittlung
kann beispielsweise per Funk, insbesondere Richtfunk, oder auch
mittels einer, vorzugsweise abgeschirmten Kabelverbindung, mittels
optischer Mittel, analog oder digital erfolgen.
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Im
Falle einer Übermittlung durch Funk wird ferner eine Umwandlungsvorrichtung
vorgesehen, die die mindestens eine Navigationsfrequenz, bspw. die
Navigationsfrequenzen L1 und L2, insbesondere zur Vermeidung von
Rückkopplungseffekten, auf sich von der jeweiligen Navigationsfrequenz
unterscheidende Übermittlungsfrequenzen, bspw, L1' und
L2', umsetzt. Eine Übermittlungseinrichtung übermittelt die
maßgeblichen Navigationssignale auf geänderten Übermittlungsfrequenzen
L1', L2' an die Täuschfeldsendeeinrichtung.
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Die
von der Übermittlungseinrichtung auf bspw. den Übermittlungsfrequenzen
L1' und L2' übermittelten Navigationssignale werden von
der Empfangseinrichtung der Täuschfeldsendeeinrichtung empfangen.
In einer entsprechenden Rücksetzungseinrichtung der Täuschfeldsendeeinrichtung
erfolgt eine Rücksetzung der mindestens einen umgesetzten Übermittlungsfrequenz,
hier L1', L2', auf die mindestens eine ursprüngliche Navigationsfrequenz, hier
L1, L2. Erfolgt die Übermittlung von der Positionsaufnahmeeinrichtung
zu der Täuschfeldsendeeinrichtung nicht über Funk,
entfällt vorzugsweise die Umsetzung auf Übermittlungsfrequenzen.
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Ein
sich im Wirkbereich der Täuschfeldsendeeinrichtung befindender
Empfänger, beispielsweise ein GPS-Empfänger wird
die sich ändernde Positionsinformation als durch seine
Eigenbewegung hervorgerufen interpretieren. Daher schließt
ein sich im Täuschsendebereich befindender Empfänger
von der sich ändernden Position auf seine Eigengeschwindigkeit.
Durch den zeitlichen Abstand des Sendens der sich ändernden
Positions- bzw. Ortsinformation bzw. durch den räumlichen
Abstand der unterschiedlichen Ortsinformationen, lassen sich dem zu
täuschenden Empfänger unterschiedliche Eigengeschwindigkeiten
suggerieren.
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Vorzugsweise
werden Einflüsse der Eigenbewegung der Satelliten durch
das vorliegende System bzw. das vorliegende Verfahren nicht beeinflusst, und
vom GPS-Empfänger unabhängig von der Existenz
eines Täuschsystems entsprechend bewertet.
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Erfolgt
die Übermittlung der vom Satelliten durch die Positionsaufnahmeeinrichtung
empfangenen Navigationsinformation an die Empfangseinrichtung des
Täuschsenders mittels einer Kabelverbindung oder dergleichen,
anstelle einer Funkverbindung, ist vorzugsweise eine Frequenzumsetzung
von bspw. L1, L2 auf L1', L2' nicht notwendig, wie oben angesprochen.
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Vorzugsweise
weist das erfindungsgemäße System Mittel zum Detektieren
des Fahrzeugtyps des zu täuschenden Objekts bzw. der zu
täuschenden Objekte auf. Die Auswahl der zu wechselnden Empfangseinrichtung
und/oder die Taktung des Wechsels bzw. die Umschaltgeschwindigkeit
wird dann vorzugsweise auf Basis des ermittelten Fahrzeugtyps und/oder
der jeweiligen Geschwindigkeit bestimmt.
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In
anderen Worten sind durch eine Positionsaufnahmeeinrichtung an mehreren
unterschiedlichen Position A1, A2, A3, ..., An Navigationsinformationen empfangbar.
Von diesen werden jeweils die zur Positionsbestimmung an einer der
Positionen A1, A2, A3, ..., An maßgeblichen Navigationsinformationen
empfangen und an eine an eine Empfangseinrichtung, die sich an einer
von den Positionen A1, A2, A3, ..., An entfernten Position B befindet, übermittelt,
um von einer Täuschfeldsendeeinrichtung, die mit der Empfangseinrichtung
in Wirkverbindung steht, in einen Bereich C und/oder an einen zu
täuschenden Empfänger gesendet bzw. abgestrahlt
zu werden. Hierbei werden die an den unterschiedlichen Position
A1, A2, A3, ..., An empfangbaren maßgeblichen Navigationsinformationen
jeweils einzeln und im aufeinanderfolgenden Wechsel an die Empfangseinrichtung
der Täuschfeldsendeeinrichtung übermittelt und/oder von
der Täuschfeldsendeeinrichtung gesendet. Die Reihenfolge
des Empfangs bzw. Senden der jeweiligen Navigationsinformationen
sowie die Taktung wird vorzugsweise in Abhängigkeit von
der räumlichen Anordnung der Positionen A1, A2, A3, ...,
An und/oder der einem zu täuschenden Navigationsempfänger
vorzutäuschenden Geschwindigkeit bestimmt. Die zur Positionsbestimmung
maßgeblichen Navigationsinformationen werden vorzugsweise
zunächst auf mindestens einer Navigationsfrequenz empfangen.
Auf dieser mindestens einen Navigationsfrequenz werden die maßgeblichen
Navigationsinformationen durch die Täuschfeldsendeeinrichtung an
der Position B als Täuschfeldsignal gesendet bzw. abgestrahlt.
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Das
erfindungsgemäße System sowie das erfindungsgemäße
Verfahren erweisen sich insbesondere dadurch als vorteilhaft, dass
im Gegensatz zu einer denkbaren Installation eines Positionsaufnehmers
auf einer bewegten Plattform (Fahrzeug, Flugkörper etc)
im vorliegenden Fall keine bewegten Komponenten benutzt werden müssen,
um eine Geschwindigkeit v ≠ 0 zu suggerieren. Ferner wäre
die Informationsübertragung von einer bzw. zu einer bewegten
Komponente risikoreich, da eine in einem derartigen System benutzte
Verbindung zur Gewährleistung einer hundertprozentigen
Funktionssicherheit aufwendig und teuer konstruiert werden müßte.
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Weiterhin
erweist sich die vorliegende Erfindung dahingehend als vorteilhaft,
daß bei ortsfesten Komponenten größere
Einsatzzeiten erzielbar sind, insbesondere da keine endlichen Energievorräte
mitbewegt werden müssen. Vielmehr können beispielsweise
ortsfeste Stromnetzanschlüsse verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung erweist sich insbesondere dahingehend als
vorteilhaft, dass ein Verfahren und System bereitgestellt werden,
die eine effektive und effiziente Täuschung von Navigationsempfängern
erlauben.
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Die
Erfindung erlaubt eine Täuschung von Navigationsempfängern
in Bezug auf ihre Geschwindigkeit sowie auf ihre Position. Hierbei
ist die vorgetäuschte Geschwindigkeit individuell und insbesondere
unabhängig von der tatsächlichen Geschwindigkeit
oder dem Kurs des zu täuschenden Navigationsempfängers
einstellbar.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur beschrieben. 1 zeigt
hierbei eine schematische Übersicht einer bevorzugte Anordnung
der Systemkomponenten gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Das
im folgenden Ausführungsbeispiel beschriebene bevorzugte
System sowie das entsprechende Verfahren zum Täuschen eines
Navigationssystemempfängers 7, hier eines GPS-Empfängers 7, weist
eine Positionsaufnahmeeinrichtung 1 mit mehreren Empfangseinrichtungen 4,
vorzugsweise acht Empfangseinrichtungen 4, zum Empfang
von von Navigationssatteliten 8 abgestrahlten maßgeblichen Navigationsinformationen
auf. Gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform
sind die Empfangseinrichtungen 4 als GPS-Empfangsantennen 4 ausgebildet.
Die Positionsaufnahmeeinrichtung 1 umfaßt eine
Sende- bzw. Übermittlungseinrichtung 9 zum Übermitteln
der empfangenen Navigationssignale, ohne inhaltliche Weiterverarbeitung,
an eine Täuschfeldsendeeinrichtung 6 über
einen Übertragungskanal 5 auf. Die Positionsaufnahmeeinrichtung 1 weist
ferner eine Steuer- bzw. Umschalteinrichtung 2 auf, oder
ist mit einer solchen verbunden. Die Steuereinrichtung 2 steuert
den Empfang von maßgeblichen Navigationssignalen durch
die Empfangseinrichtungen 4 und/oder das Übermitteln
der empfangenen Signale an die Täuschfeldsendeeinrichtung 6.
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Gemäß der
dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Empfangseinrichtungen 4 über Übertragungskanäle 3 mit
der Umschalteinrichtung 2 verbunden. Die Umschalt- bzw.
Steuereinrichtung 2 ist hierbei vorzugsweise derart ausgebildet,
daß immer nur eine der mehreren Empfangseinrichtungen 4 mit
der Positionsaufnahmeeinrichtung 1 verbunden ist und empfangene
Positions- bzw. maßgebliche Navigationsinformationen an
diese übermittelt. Vorzugsweise greift die Umschalteinrichtung 2 jeweils
das von einer Empfangseinrichtung 4 empfangene maßgebliche
Navigationssignal ab und stellt dieses der Positionsaufnahmeeinrichtung 1 bereit.
Die Positionsaufnahmeeinrichtung 1 überträgt
die Informationen, die an der gerade angeschlossenen Empfangseinrichtung 4 bzw.
Empfangsantenne 4 empfangen werden, über einen Übertragungskanal 5 and
die Täuschfeldsendeeinrichtung 6. Diese strahlt
das jeweils der Positionsaufnahmeeinrichtung 1 zugeschaltete
Signal ab. Ein Navigationsempfänger, hier ein GPS-Empfänger 7,
empfängt eine sich ändernde Position. Hierzu ist
die Steuereinrichtung vorzugsweise derart ausgebildet, daß zu
einem Zeitpunkt nur eine Empfangseinrichtung in Verbindung mit der
Positionsaufnahmeinrichtung steht, bzw. daß zu einem Zeitpunkt
nur die Positions- bzw. Navigationsinformation einer Empfangseinrichtung
an die Täuschfeldsendeeinrichtung übermittelt
wird. Diese eine Verbindung bzw. diese eine verbundene Empfangseinrichtung ändert
sich jedoch zeitlich innerhalb einer von der Umschalteinrichtung 2 vorgegebenen
Abfolge bzw. Taktung. Somit werden im zeitlichen Wechsel unterschiedliche
Positions- bzw. Navigationsinformationen an den zu täuschenden
Navigationsempfänger übermittelt.
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Gemäß der
dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Empfangseinrichtungen
als Satellitennavigationsempfangsantenne ausgebildet.
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Über
einen Übertragungskanal 5, vorzugsweise eine Kabelverbindung
oder eine Funkstrecke; überträgt die Positionsaufnahmeeinrichtung 1 die durch
die jeweils geschaltete Empfangseinrichtung 4 bereitgestellten
Navigations- bzw. Positionsinformationen bzw. die durch die gerade
angeschlossene Empfangseinrichtung 4 empfangenen Positionsinformationen,
an eine Täuschfeldeinrichtung 6. Diese strahlt
dann das empfangene Signal ab bzw. sendet dieses, so daß es
durch einen zu täuschenden GPS-Empfänger empfangen
wird. Das erfindungsgemäße System ist hierbei
derart eingerichtet, daß die Positionsaufnahmeeinrichtung 1 im
Wechsel Signale unterschiedlicher Empfangseinrichtungen 4 empfängt
und/oder an die Täuschfeldsendeeinrichtung 6 sendet.
Die Täuschfeldsendeeinrichtung 6 sendet somit
im Wechsel die an unterschiedlichen Orten A1 bis an AN empfangenen
Positionssignale am Ort B in den Bereichen C, so daß der
zu täuschende Empfänger 7 Positionssignale
empfängt, die eine sich ändernde Position und
damit eine Geschwindigkeit v ≠ 0 darstellen.
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Erfolgt
die Übermittlung über den Übertragungskanal 5,
der gemäß dem dargestellten bevorzugten Beispiel über
eine Funkstrecke ausgebildet ist, weist die Positionsaufnahmeeinrichtung 1 vorzugsweise
eine Umsetzeinrichtung (nicht dargestellt), zum Umsetzen der Navigations-
bzw. Trägerfrequenzen bzw. -frequenzbändern, auf
denen die maßgeblichen Navigationsinformationen empfangen wurden,
auf entsprechende Übermittlungsfrequenzen auf. Die umgesetzten Übermittlungsfrequenzen bzw.
-frequenzbänder werden durch die Positionsaufnahmeeinrichtung 1 über
die Übermittlungseinrichtung 9 ohne inhaltliche
Weiterverarbeitung an die Täuschfeldsendeeinrichtung 6 übertragen.
Diese empfängt die entsprechenden Navigationssignale auf
den Übermittlungsfrequenzen mittels einer Empfangseinrichtung 11.
Die Täuschfeldsendeeinrichtung 6 umfaßt
ferner eine Rücksetzeinrichtung (nicht dargestellt) zur
Umsetzung der Übermittlungsfrequenzen auf die ursprünglichen
Navigationsfrequenzen.
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Vorzugsweise
weist des erfindungsgemäße System mehrer Empfangseinrichtungen,
vorzugsweise Navigationsempfangsantennen, vorzugsweise 2 bis 12,
besonders bevorzugt vier bis 10 und weiterhin bevorzugt
acht, oder mehr auf. Diese Empfangseinrichtungen sind in einer geometrischen
Konfiguration an unterschiedlichen, also voneinander entfernten Orten
A1 bis AN angeordnet. Die Anordnung ist vorzugsweise etwa kreisförmig
sein. Die Empfangseinrichtungen können jedoch beliebige
andere Anordnungen aufweisen bzw. einnehmen. Die Verbindung der
Empfangsantennen 4 zur Positionsaufnahmeeinrichtung 1 und/oder
zur Steuereinrichtung 2 erfolgt vorzugsweise über
eine Kabelverbindung. Es sind jedoch auch weitere bekannte Verbindungsmöglichkeiten
bevorzugt. Je nach Bauart, Hersteller etc. der Empfangseinrichtungen,
ist das vorsehen von weiteren Einrichtungen, beispielsweise eines
Antennenumschalters, erforderlich.
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Gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
sind die Empfangseinrichtungen kreisförmig angeordnet,
wobei der Radius des Kreises beispielsweise 10 Meter ist. Werden
beispielsweise, wie dargestellt, acht Empfangseinrichtungen kreisförmig
angeordnet und werden diese acht Empfangseinrichtungen innerhalb
einer Sekunde jeweils einmal mit der Positionsempfangseinrichtung
verbunden, bzw. werden diese Empfangseinrichtungen in einer Sekunde
einmal durchgeschaltet, wird jede Positionsinformation der acht Empfangseinrichtungen,
wie sie durch die einzelnen Empfangseinrichtungen 4 über
die maßgeblichen empfangenen Positionssignale empfangen
wurde, pro Sekunde einmal an die Positionsempfangseinrichtung 1 bzw.
die Täuschfeldsendeeinrichtung 6 übermittelt.
Vorzugsweise werden die Informationen in einer vorgegebenen Reihenfolge
(bspw. im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn) innerhalb
einer Sekunde an die Positionsaufnahmeeinrichtung übertragen,
und entsprechend über die Täuschfeldsendeeinrichtung 6 an
einen zu täuschenden Empfänger 7 übermittelt
so wird diesem, bei einem Radius von etwa 10 m, eine Geschwindigkeit
von etwa 220 km/h suggeriert. Dies ergibt sich aus dem Betrag des Wegs
zwischen den einzelnen Empfangseinrichtungen (hier in der Annäherung
etwa der Kreisbogen 2π × 10 m) in Zusammenhang
mit der benötigten Zeit (hier 1 Sekunde) über
die Formel: s/t ≈ 2πr × 1/t, wobei t
für die Zeit und s für den Weg steht. Vorzugsweise
können beliebige Antennenanordnungen mit Antennenanzahl
größer gleich 2 gewählt werden. Im Allgemeinfall
hängt die vorzutäuschende Geschwindigkeit v von
der Summe der Abstände zwischen den einzelnen in der vorgegebenen
Reihenfolge abgetasteten Antennen und von der Abtastperiodendauer
T ab. Wird beispielsweise die Abtastdauer für die einzelnen
Antennenelemente gleich groß gewählt, kann die
mittlere Geschwindigkeit mit v = (s1 + s2 + ... + sn)/T angegeben
werden, wobei s1, s2, ... sn für die Abstände
zwischen den einzelnen nacheinander geschalteten Antennen stehen.
Für ausreichend große Anzahl der in einem Kreis
und im gleichen Abstand angeordneten Antennenelemente (bspw. 8)
kann näherungsweise die Formel v = 2Pi·r/T benutzt
werden, wobei r für den gewählten Radius des Kreises
steht (bspw. 10 m). Durch die Variation der Abtastdauer der einzelnen
Antennenelemente und/oder unterschiedliche Abstände zwischen
den einzelnen Antennenelementen können vorzugsweise darüber
hinaus unterschiedliche Beschleunigungen bzw. Änderungen
der Momentangeschwindigkeit nachgebildet werden.
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Durch
die Wahl einer anderen Schaltgeschwindigkeit und/oder eines anderen
Radiuses bzw. einer anderen Wegstrecke zwischen den Empfangseinrichtungen 4,
kann dieser Wert, also die dem zu täuschenden Empfänger 7 suggerierte
Geschwindigkeit, beliebig eingestellt werden.
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Das
von der Positionsaufnahmeeinrichtung 1 bereitgestellte
Navigationssignal, welches im Wechsel durch die mehreren Empfangseinrichtungen 4 empfangen
bzw. übermittelt wird, wird über einen Übertragungskanal
an die Täuschfeldsendeeinrichtung geleitet und von dieser
abgestrahlt. Vorzugsweise werden mehrere Positionsaufnahmeeinrichtungen und/oder
Täuschsendeeinrichtungen bereitgestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - GB 2380628
A [0002]
- - US 6396432 B2 [0003, 0007]