Hyppää pääsisältöön

Häiriöitä satelliittipaikannuksessa? Yleisimmät syyt GNSS-häiriöihin

Yhteiskunnan merkittävät osa-alueet, kuten rahaliikenne, ilmailu ja merenkulku ja pelastustoimi tarvitsevat toimintaansa satelliittipaikannusta. Satelliittisignaalissa esiintyy kuitenkin toisinaan häiriöitä, jotka voivat johtua luonnollisista syistä tai tarkoituksellisesta häirinnästä. Viranomaisten suorittaman valvonnan avulla havainnoidaan signaalin laatua ja puututaan poikkeamiin.

satelliitti avaruudessa
Kuva:
ESA–Pierre Carril / Maanmittauslaitos

Niin Suomessa kuin muuallakin maailmassa hyödynnetään päivittäin satelliittien avulla saatavaa sijaintitietoa, jonka tuottaa koko maailmaa palveleva satelliittipaikannusjärjestelmä GNSS (Global Navigation Satellite System). GNSS:ään kuuluvat yhdysvaltalainen GPS, eurooppalainen Galileo, venäläinen GLONASS ja kiinalainen BeiDou.

Häiriöitä vai häirintää?

Paikannussatelliitit lähettävät signaalia avaruudesta maahan n. 100 W teholla. GNSS-vastaanotin pystyy tunnistamaan signaalit niiden sisältämän informaation perusteella, ja pystyy siksi erottamaan satelliitin lähettämän signaalin kohinasta. Koska välimatkaa maahan on n. 20 000 km, on vastaanottimeen tulevan signaalin teho niin heikko, että se on helppo peittää yksinkertaisellakin radiolaitteella (jamming). Tyypillisesti nämä häirintälaitteet, jammerit, lähettävät voimakasta signaalia GNSS-taajuuksilla niin, että häirintäsignaali estää GNSS-signaalin vastaanottamisen. Kun tällainen signaali tulee yhdestä lähettimestä, sen tulosuunta voidaan selvittää RF-signaalin tulokulmaan perustuen. Pienikin teho riittää: esim. 1W -tehoisella laitteella voidaan estää GNSS-signaalit jopa 20 km2 alueella.

Koska signaalin sisältämä informaatio on hyvin tunnettua, se pystytään myös väärentämään, ja tätä väärennettyä signaalia voidaan käyttää vastaanottimen harhautukseen (ns. spoofing). Harhautuksessa vastaanottimelle lähetetään väärennettyä signaalia, jolloin sen signaalista laskema sijainti ei pidä paikkaansa. Harhautukseen tarvitaan jo enemmän osaamista ja laitteistoa, koska siinä pitää pystyä tuottamaan samanlaista signaalia kuin paikannussatelliiteista.

Lisäksi häiriöitä aiheuttavat monet luonnolliset seikat, kuten ionosfäärin häiriöt, joita vastaan on saatavilla erilaisia korjauspalveluita, itse GNSS-järjestelmässä tai vastaanottimessa olevat toimintahäiriöt (kuten satelliittien kellojen mahdolliset viat tai laiteviasta aiheutuva kohina) tai tahattomat, esim. viallisten sähkölaitteiden aiheuttamat radiohäiriöt. Myös maan pinnan kohteista heijastuneet signaalit voivat aiheuttaa virheitä paikkaratkaisuun (ns. multipath).

Jos halutaan aiheuttaa häiriötä suurelle alueelle maasta käsin, vaikuttaa maan kaarevuus häiriösignaalin vastaanottamiseen siten, että häiriö kohdistuu vain korkealla oleviin kohteisiin, kuten lentokoneisiin, eikä sitä välttämättä havaita maan pinnalla. Laajamittaiseen myös maan pinnalla vaikuttavaan häirintään tarvitaankin useita suuritehoisia suunta-antenneja, ja niiden on lähetettävä signaalia useilta eri korkeuksilta.

Valvonnan avulla tietoa poikkeamista – tutkimuksella tärkeä rooli

Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksessa tehdään aktiivisesti tutkimustyötä, jonka avulla kehitetään ratkaisuja GNSS-häirinnän seuraamiseen, havaitsemiseen, luokitteluun ja estämiseen, jotta satelliittipaikannuksen käyttäjät voivat käyttää palvelua kaikkina aikoina ilman keskeytyksiä.
Tämän työn keskeisimpiä tuloksia on satelliittisignaalien laadunvalvontapalvelu GNSS-Finland, jonka avulla Suomessa saadaan tietoa satelliittisignaalin laadusta. 

Kyseessä on Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksen kehittämä valtakunnallinen ja jatkuvasti toiminnassa oleva satelliittisignaalien laadunvalvontapalvelu, joka on valtakunnallinen ja avoin kaikille.  Palvelu perustuu radiosignaalien käyttöä Suomessa koordinoivan Liikenne- ja viestintävirasto Traficomin tilaamaan ja rahoittamaan tutkimukseen. Tavoitteena on hyödyntää tutkimuksen tuloksia ja sen yhteydessä tehtyä palvelua laajasti yhteiskunnassa.

GNSS-Finland-palvelu perustuu kansallisen FinnRef-verkon GNSS-asemiin, joiden avulla voidaan monitoroida kaikkia satelliittipaikannusjärjestelmiä ja niiden eri taajuuksien signaalien laatua. 

GNSS-Finlandista välitetään hälytysviestejä ennalta määritettyjen kriteerien mukaisesti Traficomille. Näiden viestien avulla voidaan saada ajankohtaista tietoa esimerkiksi häiriöistä signaalin kulussa. Suomessa radiotaajuuksien häiriöttömyydestä ja valvonnasta vastaa Liikenne- ja viestintävirasto Traficom.


Lisätietoa: 

Osastonjohtaja, Navigaatio ja paikannus, Sanna Kaasalainen, 050 369 6806, etunumi.sukunimi@maanmittauslaitos.fi

Osastonjohtaja, Geodesia ja geodynamiikka, Hannu Koivula 050 430 1639, etunumi.sukunimi@maanmittauslaitos.fi


Huoltovarmuuskeskukselle tehty selvitys GNSS:n saatavuudesta Suomessa

Maanmittauslaitoksen ylläpitämä GNSS-Finland -tilannekuvapalvelu

Euroopan avaruusjärjestön (ESA) navipedia

Satelliittipaikannus
Paikkatietokeskus
Tutkimus

Uusimmat uutiset ja artikkelit