ADS-B der Radarersatz?

aktualisiert am: 31.07.2017

GA Piloten diskutieren seit Jahren heiß über Sinn, Nutzen und Zuverlässigkeit der ADS-B Technologie. Wird diese irgendwann die heutigen Sekundärradars ablösen? Wann wird es eine gesetzliche Pflicht zur Verwendung von ADS-B geben? Wie sieht es mit der Veröffentlichung privater Positionsdaten aus? In diesem Artikel wollen wir diesen Fragen nachgehen, und ein paar Hintergründe darstellen. Denn ADS-B ist bei Weitem nicht so problemlos wie man vielleicht denkt.

Technische Hintergründe

Sender und Empfänger sind keine Einheit, sie agieren völlig unabhängig voneinander. Es gibt keine empfangenen Befehle oder Daten, die sich irgendwie auf die ausgesendeten Daten auswirken, und es findet keine Verifizierung der gesendeten oder empfangenen Daten statt.

ADS-B in der gewerblichen Luftfahrt

Ein ADS-B Sender (oft auch ADS-B Transponder oder ADS-B OUT bezeichnet) sendet ein UKW Signal mit der Trägerfrequenz 1090MHz aus, das Nutzsignal besitzt dabei eine Bandbreite von 50kHz. Das reicht, um die Position, den statischen Druck, das Kennzeichen, die Flugrichtung (Track), und die Geschwindigkeit über Grund zu übertragen. Die Daten werden jeweils in 10byte Datenpaketen unverschlüsselt ausgesendet. Das Protokoll entspricht dem eines mode-S Transponders.

ADS-B in der allgemeinen Luftfahrt

ADS-B OUT in der allgemeinen Luftfahrt senden mit einer Trägerfrequenz von 978MHz, und einer größeren Bandbreite von 1,3MHz. Die übertragenen Informationen entsprechen denen der gewerblichen ADS-B plus Wetterinformationen.

Vorteile

  • Typischerweise sendet ADS-B ein mal pro Sekunde diesen Datenstrom ungerichtet aus. Ein Sekundärradar dagegen dreht sich mit 12,5 Umdrehungen in der Minute. Das bedeutet, dass man über dieses nur alle 4,8s neue Daten bekommt. Bei Bewegungen wie Start und Landung, oder bei eng nebeneinander fliegenden Luftfahrzeugen ist das eine halbe Ewigkeit. Die viel bessere zeitliche und räumliche Auflösung ist ein Schlüssel zur besseren Nutzung des Luftraumes.
  • Die Positionsbestimmung erfolgt nicht durch Radar, sondern ausschließlich durch satellitengestützte Verfahren (GNSS) im Luftfahrzeug. Die damit erreichte Genauigkeit kann selbst von den besten Radarsystemen nicht annähernd erreicht werden.
  • ADS-B Empfänger sind in der Errichtung und Erhaltung viel günstiger als Radarsysteme. Statt einer Radarstation können zu gleichen Kosten hunderte ADS-B Empfänger errichtet und betrieben werden.
  • Durch die geringen Kosten, kann das System mit einer höheren Ausfallssicherheit ausgelegt werden (Redundanz). Der Ausfall eines oder mehrerer Empfänger würde nicht zwangsweise eine Lücke in die Luftraumüberwachung reißen.
  • Das System kann bei Verwendung eines ADS-B Empfängers im Luftfahrzeug als Kollisionswarnsystem genutzt werden. In der gewerblichen Luftfahrt in den USA ist es bereits mit TCAS (Traffic Alert and Collision Avoidance System) gekoppelt.
  • Es ist erstmals möglich den Luftraum über Gebieten zu überwachen, wo kein Radar installiert werden kann. ADS-B Empfänger können an Bojen und anderen schwimmenden Plattformen angebracht werden. Sie funktionieren auch unter den extremen Bedingungen in den Wüsten und Polarregionen. Man kann sie auch in Gebieten installieren, wo sich bisher die Aufstellung eines Radars nicht gerechnet hat.

Zuverlässigkeit

Die verwendete Funktechnologie wird in Fachkreisen als robust und wenig anfällig auf atmosphärische Störungen bewertet. Wie oben beschrieben ist das System durch Mehrfachauslegung besser gegen Ausfälle abgesichert als Radar.

Sender und Empfänger bestehen aus Standard-Industrie Bauteilen die millionenfach im terrestrischen Digitalfernsehen (DVB-T) eingesetzt werden. Man kann also davon ausgehen, dass die Hardware einen hohen Reifegrad und Qualitätsstandard erreicht hat.

Die Welt wäre einfach, würde es nur Luftfahrer und die Luftraumüberwachung (ATC) geben.
Die Einfachheit (Protokoll ist frei im Internet zugänglich) und der Verzicht auf Verschlüsselung und Signatur der Daten hat das Interesse verschiedenster Gruppen aus der Informationstechnologie geweckt. Menschen die bisher kaum mit der Luftfahrt in Berührung gekommen sind beschäftigen sich nun mit Luftraumüberwachung, und nicht alle davon haben Gutes im Sinn. Denn ADS-B ist mit geringem Aufwand für kriminelle Zwecke zu beeinflussbar.

Gefahren und Bedrohungen

Daten über Flugbewegungen

Abgesehen von Bedenken bezüglich des Datenschutzes (jeder kann die Flugdaten empfangen), können private Organisationen, Kriminelle und Terrororganisationen umfangreiche Auswertungen über Flugbewegungen anstellen, und diese gegebenenfalls schadhaft nutzen. Industriespionage ist noch eine harmlose Anwendung der Daten, der Abschuß eines Luftfahrzeugs ohne Radarunterstützung liegt aber auch im Bereich der Möglichkeiten.

Geisterflugzeuge

Wer in Besitz eines ADS-B OUT ist, und ein paar EDV Kenntnisse besitzt kann böse Dinge anstellen, ohne gleich erwischt zu werden.
Flugbewegungen lassen sich damit fälschen und in die Luftraumüberwachung einschleusen, denn mit ADS-B und einem einfachen Emfänger alleine gibt es keine Möglichkeit, die tatsächliche Position des Senders auf Plausibilität zu prüfen. Sende- und Empfangsanlagen kann sich heute jeder mittelmäßig begabte Bastler mit geringem Budget zusammenbauen. Es ist nur eine Frage der Zeit bis sich jemand (aus welcher Motivation auch immer) daran macht, ADS-B Datenmüll zu senden (Spoofing). Die Folgen wären im schlimmsten Fall Kollisionen durch falsche ATC Entscheidungen, im besten Fall ein eingeschränkter Betrieb der ATC.
Der Angreifer hat dabei mehrere Möglichkeiten Schaden anzurichten:

  • Er kann den Luftraum mit einer Unmenge an Geisterflugzeugen füllen, und damit die ATC Systeme lahmlegen, denn diese haben Verarbeitungsgrenzen. Der gesamte betroffene Luftraum wäre damit nicht überwachbar
  • Er kann einzelne Geisterflugzeuge in gut gefüllten Lufträumen platzieren, und falsche Entscheidungen der Controller erwirken.
  • Er kann Geisterflugzeuge auf Kollisionskurs mit echten Flugzeugen schicken, um automatisierte Ausweichmanöver zu verursachen.

Störung des ADS-B Signals

So stabil die Funkübertragung auch sein mag, es gibt kaum eine Übertragung die sich nicht stören lässt. Es ist auch Hobbybastlern möglich effektive Störsender zu bauen. Diese sogenannten „Jammer“ an der richtigen Stelle platziert, können einen ganzen Überwachungsbereich lahmlegen. Berichten zufolge gab es 2012 im Bereich des Flughafens Newark (NJ) einen derartigen Vorfall. Der Störsender war in einem Truck in Pistennähe angebracht.

Störung des GNSS Signals

Die Positionsbestimmung wird bei ADS-B rein durch satellitengestützte Verfahren (GNSS) durchgeführt. Die GNSS Navigation wird in Einzelfällen bewusst gestört (Grenze Nordkorea Südkorea, und andere Kriesengebiete).

Trotzdem wird ADS-B OUT bald gesetzlich vorgeschrieben sein

Vorreiter waren wie so oft die USA mit ihrer Luftfahrtbehörde FAA (Federal Aviation Administration). Hier wurde bereits Ende der 1990er Jahre beschlossen, dass ab 01.01.2020 ausnahmslos alle Flugzeuge die in Lufträumen gemäß 14 CFR §91.225 mit ADS-B OUT ausgestattet sein müssen.
Mehr Informationen dazu unter: https://www.faa.gov/nextgen/programs/adsb/faq/

Die Europäer ließen nicht lange mit der Verabschiedung einer ähnlichen Verordnung auf sich warten.
ADS-B OUT ist für alle Luftfahrzeuge mit einem Lufttüchtigkeitszeugnis das nach dem 08.01.2015 ausgestellt wurde verpflichtend. Die Regelung gilt für IFR (Instrument Flight Rules) oder für Flugzeuge mit einem MTOW (maximum takeoff weight) von 5700kg oder höher bzw. einer Höchstgeschwindigkeit größer als 250kt (TAS). Ab dem 07.06.2020 müssen alle Flugzeuge mit diesen Daten umgerüstet sein.

Und was ist mit den Gefahren und Bedrohungen?

Die FAA hält sich auf dieses Thema angesprochen etwas bedeckt. Es gibt aber durchaus Strategien zur Abwehr. Welche davon bereits eingesetzt werden, bzw. welche implementiert und geplant werden, wird der Öffentlichkeit nur sehr sparsam mitgeteilt.

  • Hohe Gefängnisstrafen: Die USA strafen die Störung des ATC Betriebes mit 5 Jahren Haft. Dazu muss der Täter aber erst einmal ausfindig gemacht werden. Störsender und unerlaubte ADS-B OUT Sender können mittels Funkpeilung aufgefunden, und unschädlich gemacht werden. Es können jedoch Stunden vergehen, bis das passiert ist. Ob der Täter erwischt wird ist ebenfalls fraglich, denn er muss sich nicht unbedingt beim Sender aufhalten. Die abschreckende Wirkung der Gefängnisstrafe steht ebenfalls in Frage, denn auch die Todesstrafe verhindert keine Morde.
  • Plausibilitätsprüfung (Discrimination): Einsatz von Software zur Prüfung, ob ein Signal überhaupt möglich ist. Z.B.:Ein Empfänger in Amsterdam der ein Flugzeug über Athen meldet hat offensichtlich ein gefälschtes Signal erhalten. Überprüfung mittels Radar und Sprechfunk: Luftfahrzeuge die nicht am Radar auftauchen sind möglicherweise Geisterflugzeuge.
  • Eine besonders elegante Methode, um ADS-B Out Sender zu prüfen ist die Triangulation, ein Verfahren das die Funktionsweise von satellitengestützter Navigation einfach umkehrt. Wird ein ADS-B Signal von mehr als 4 Empfängern aufgefangen, so kann mittels der Laufzeitunterschiede des Signals ein ungefährer Standort des Senders ermittelt werden. Die Genauigkeit reicht normalerweise aus, um den Sender auf Echtheit zu prüfen. Dieses Verfahren scheitert jedoch, wenn der Schadsender in einem Luftfahrzeug untergebracht ist. Dieser kann ein sogenanntes Schattenflugzeug im Bereich der Toleranzen der Ortung erzeugen.
  • Künstliche Intelligenz (AI): ein noch besonders umstrittenes Verfahren, wenn AI Verfahren über die Echtheit eines Luftfahrzeuges entscheiden, stellt sich immer die Haftungsfrage. Hier werden bestimmte Verhaltensweisen des Luftfahrzeuges analysiert, und mit anderen bekannten Daten abgeglichen. Unnatürliche, oder unübliche Manöver können erkannt und bewertet werden.

Ablösung der Radartechnologie durch ADS-B?

Das kann höchstens ein langfristiger Plan sein. Eine Strategie zur Plausibilitätsprüfung setzt auf das aktuelle Radarsystem. ADS-B in der heutigen Ausprägung besitzt Sicherheitslücken. Um es als alleiniges Überwachungssystem einzusetzen müssen diese möglichst dicht geschlossen werden. Die Vorteile liegen auf der Hand, und werden allgemein in der gewerblichen und privaten Luftfahrt geschätzt. Die Behörden sind gefordert sinnvolle Übergangsszenarien mit überschaubaren Kosten für Luftfahrzeug Eigentümer zu schaffen, und auf die Sicherheitsbedenken einzugehen.

Datenschutz

Bei den bisherigen Luftraumüberwachungssystemen war das kein Thema. Die Transpondersignale wurden von einer staatlichen Behörde empfangen und verarbeitet. Die Daten und deren Auswertung dienten Sicherheitszwecken oder militärischen Zwecken. ADS-B Signale sind hingegen von Privatpersonen empfangbar und auswertbar. Mehr noch, mithilfe von Internetplattformen und einem privaten Netz aus ADS-B Empfängern kann fast jede Flugbewegung weltweit in Echtzeit von jedem Internetnutzer verfolgt werden. Und wenn das noch nicht genug wäre, können auch Daten von vergangenen Flügen abgerufen werden die mehrere Monate zurück liegen.
Nun stellt sich die Frage, wie weit die Sichtbarkeit eines privaten Fluges mit dem eigenen Flugzeug datenschutzrechtlich relevant ist. Die AOPA Germany hat diesem Thema im AOPA Letter Juni/Juli 2017 einen Bericht gewidment. Die Essenz daraus ist, dass sich die Befürworter und Gegner der öffentlichen Sichtbarkeit die Waage halten, und Rechtsanwälte völlig unterschiedliche Positionen einnehmen. Die AOPA Germany hat einen Datenschutzexperten darauf angesetzt und wird die Ergebnisse in den nächsten Monaten bekannt geben. Ab Mai 2018 tritt die europäische Datenschutzgrundverordnung in Kraft, dann sind die Ergebnisse der deutschen Kollegen auch für Österreich gültig.


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