Neljäs siviilikäyttöön tarkoitettu GPS-signaali otettu käyttöön

Uusi siviilikäyttöön tarkoitettu GPS-signaali on nyt käytettävissä. Uusi signaali on 3–5 dBHz vahvempi, kolme kertaa tarkempi ja sen vastustuskyky häiriöille on suurempi. Paikkatietokeskuksen tutkijat rekisteröivät uuden siviilikäyttöön tarkoitetun signaalin ensimmäisestä toimivasta GPS III -satelliitista.

Kuvassa näkyy Uuden GPS-signaalin L1C:n ja vanhan signaalin voimakkuuden ero. L1C on selvästi suoritukseltaan parempi.
Uusi GPS-signaali (L1C, merkitty sinisellä) on voimakkaampi ja varmempi kuin vanha signaali (L1 C/A). Voimakkuusero on 3-5 dBHz.

Ensimmäinen GPS III -satelliitti SVN74 todettiin toimivaksi 13.1.2020 klo 21.29 Suomen aikaa laajojen kiertoradalla suoritettujen toimivuustestien jälkeen. Satelliitti lähettää PRN04-tunnistekoodeja. SVN74 lähettää myös uutta siviilikäyttöön tarkoitettua GPS-signaalia, joka tunnetaan nimellä L1C, ja joka on erilainen kuin nyt käytössä oleva perinteinen L1 C/A -signaali. 

Molempien signaalien lähetystaajuus on sama, mutta L1C-koodit ovat 10 kertaa pidemmät kuin  L1 C/A -koodit. Tästä syystä signaalin häirintäherkkyys on pienempi silloin, kun samalla taajuuskanavalla seurataan useita satelliitteja.

– Kun satelliitti todetaan toimivaksi, vastaanottimet voivat käyttää kyseistä satelliittia paikantamis-, navigaatio- ja ajoitussovelluksiin. L1C on neljäs siiviilikäyttöön tarkoitettu GPS-signaali, kertoo vanhempi tutkija Octavian Andrei Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksesta.

Muut kolme siviilikäyttöön tarkoitettua GPS-signaalia ovat L2C, L5 ja L1 C/A.

LC1 on yhteentoimiva eurooppalaisen GNSS-signaalin kanssa

L1C-signaalin lähetystaajuus on L1-taajuuskaistalla 1 575,42 MHz. Tulevaisuudessa tällä on tarkoitus korvata perinteinen C/A-signaali. L1C mahdollistaa ensimmäistä kertaa GPS:n yhteensopivuuden ja täyden yhteiskäytön muiden järjestelmien lähettämien signaalien kanssa, kuten eurooppalaisen Galileon E1-signaalin. 

Yhteiskäyttöisyyttä Galileon kanssa vahvistaa lisäksi järjestelmienvälisten ajoituspoikkeamien lähettäminen, kuten GPS-Galileo Time Offset -parametri. Nämä parannukset tuovat lisähyötyjä niin satelliittinavigointijärjestelmien (GNSS) ammatti- kuin siviilikäyttäjillekin.

Ionosfääri ei aiheuta ongelmia, kun käytetään kahta taajuutta

– Siiviilikäyttäjille ja sovelluksille, jotka edellyttävät tarkkaa satelliittipaikannusta ja navigointia, on jännittäviä aikoja tiedossa. Käyttämällä kahta tarpeeksi kaukana toisistaan olevaa taajuuskaistaa voidaan päästä eroon suurimmasta osasta ilmakehän ionosfäärikerrosten vaikutuksista. Tämä koskee taajuuskaistojen yhdistelmiä L1 ja L2 sekä L1 ja L5. Kaikki nämä siviilikäyttöön tarkoitetut signaalit ovat vahvempia ja kestävämpiä kuin ennen, kertoo Andrei. 

Satelliittisignaaleihin tulee vääristymiä, kun ne kulkevat ilmakehän läpi. Ionosfääri aiheuttaa suurimmat virheet, koska signaalit siroavat siinä ja häiriöt riippuvat signaalin taajuudesta. Jälkimmäinen ominaisuus osoittautuu todellisuudessa merkittäväksi eduksi tarkkojen sovellusten kannalta. 

Yli 99 % ionosfäärin vaikutuksesta voidaan poistaa käyttämällä kahdella taajuudella havaittujen signaalien erityisiä lineaarikombinaatioita. Tämä on suurin syy sille, että kaksitaajuusvastaanottimilla saadaan korkea tarkkuus.

FinnRef-verkosto odottaa uusia satelliitteja ja signaaleja

– Tähän mennessä on laukaistu kaksi GPS III -satelliittia ja kaksi muuta laukaistaan oletettavasti vuonna 2020. Neljän satelliitin lähettämien signaalien avulla on myös mahdollista tehdä paikannusta pelkästään L1C-signaalin avulla, sanoo Andrei.

Ensimmäinen GPS III -satelliitti, lempinimeltään Vespucci, laukaistiin 23.12.2018. Toinen satelliitti SVN75, lempinimeltään Magellan, laukaistiin 22.8.2019. Suunnitelmien mukaan kolmas ja neljäs satelliitti laukaistaan maaliskuussa ja heinäkuussa 2020. Ensimmäiset L1C-testisignaalit reksiteröitiin FinnRef-asemalla Metsähovissa 5.4.2019.

Suomen kansalliseen FinnRef-verkkoon kuuluu huippumoderneja useita konstellaatiota tukevia seuranta-asemia eri puolilla Suomea. Nämä asemat pystyvät seuraamaan useita satellittisignaaleja useilla L-taajuuskanavan taajuudella lähes 120 GNSS-satelliitin lähettämänä. Näihin konstellaatioihin kuuluvat EU:n Galileo, Yhdysvaltojen GPS, Venäjän GLONASS ja Kiinan BeiDou. 

Uusien signaalien käyttäminen saattaa vaatia päivityksiä asemien laitteistoihin. Yleensä tämä tarkoittaa vastaanotinohjelmiston laiteohjelmistopäivitystä. Sen jälkeen, kun L1C-seurannan mahdollistava laiteohjelmisto on kunnolla testattu, kaikki vastaanottimet päivitetään ja koko FinnRef-verkosto aloittaa GPS L1C-seurannan.

Lisätietoja

Vanhempi tutkija Octavian Andrei (englanniksi), 046 921 1423

Järjestelmäasiantuntija Topi Rikkinen, 050 323 5276

Sähköpostit ovat muotoa etunimi.sukunimi@maanmittauslaitos.fi

Metsähovin geodeettinen tutkimusasema

FinnRef-verkko 

Uusimmat uutiset ja blogit