Europeiska satellitnavigeringssystemet Galileo

Det europeiska satellitnavigeringssystemet Galileo bygger på radiosignaler från satelliter i bana runt jorden och ett globalt nätverk av markstationer för spårning av signalerna. Det gör det möjligt att tillhandahålla korrekt tidsinformation, position och hastighet.

Galileo är kompatibelt med amerikanska GPS, ryska Glonass och kinesiska Beidou. I motsats till de tidigare positioneringssystemen är Galileo ett civilt system, visserligen med möjlighet för militär användning.

Utvecklingen av Galileoprogrammet har pågått sedan 2003. Systemet bekostas och ägs av Europeiska unionen och Europeiska rymdorganisationen har spelat en stor roll i arbetet för att bygga upp systemet. Sedan 2017 har all Galileorelaterad verksamhet administrerats av Europeiska byrån för GNSS (Global Navigation Satellite System), även kallad GSA. Byrån grundades 2004 för att administrera EU:s program för satellitnavigering.

Mycket hänger på satellitnavigering

De första tjänsterna i Galileosystemet togs i drift i slutet av 2016 och systemet ska ha nått full drift 2020. De totala utvecklingskostnaderna för Galileo beräknas bli hela 10 miljarder euro.

Medlemsstaternas bidrag till driftkostnaden för systemet är cirka 750 miljoner euro per år. Å andra sidan har man uppskattat att 6-7 procent av unionens BNP är helt beroende av satellitnavigering, inklusive sådana verksamheter som är kritiskt beroende av satellitnavigering som energi, kommunikationer och finanssektorn där det behövs exakt tidsinformation. I relation till fördelarna är priset för utvecklingen och driften av Galileo ändå relativt skäligt.

Galileo ska säkerställa Europas oberoende från andra satellitnavigeringssystem och stärka Europas funktionssäkerhet. Trots att Galileo är ett system som byggs upp av EU har åtminstone Kina, Schweiz, Norge, Marocko, Ukraina och Israel deltagit i utvecklingsarbetet med ekonomiska och tekniska insatser. Galileo är ju ändå ett globalt system för användare runtom i hela världen.

Barn i medlemsländerna fick namnge satelliterna

År 2020 kommer Galileosystemet att omfatta trettio satelliter av vilka 24 ingår i konstellationen och sex är i reserv. Satelliterna placeras i bana på tre olika plan på 23 220 km höjd, och har en omloppstid på cirka 14 timmar. GPS-satelliterna ligger i bana på cirka 20 200 km höjd och har en omloppstid på 12 timmar.

I likhet med GPS omfattar Galileosystemet också en markinfrastruktur bestående av ett kontrollcentrum, ett tjänstecentrum och flera spårnings- och mätstationer. Galileosatelliterna har uppkallats efter de barn som vann teckningstävlingen med satellittema som ordnades i medlemsstaterna. Satelliten uppkallad efter Anna från Finland sköts upp i juli 2018.

Galileo tillhandahåller fyra tjänster

Eftersom Galileo primärt är avsett för civilt bruk har man vid planeringen satsat på olika marknads- och användarundersökningar. Tjänsterna i Galileo kan med andra ord ses om en tredje komponent i systemet vid sidan av den rymdbaserade komponenten (satelliterna) och den markbaserade komponenten (spårning och kontroll).

Öppna tjänsten (Open Service - OS)

Den öppna tjänsten (OS) liknar mest den civila navigationstjänsten i GPS genom att den ger gratis och öppen tillgång till positionsbestämning och tidsbestämning. Positionsbestämningen i Galileo OS har meterprecision, vilket är mycket nära precisionen i civil-GPS.

Kombinationen av GPS och Galileo ger en ännu bättre precision och även tillgången till positionsbestämning och tidsbestämning blir bättre. Största delen av de Galileokompatibla mottagarna stöder just Galileo OS.

OS-signalen sänds på två olika frekvensband, E1 och E5. Den augmenterade signalstrukturen möjliggör mottagning på två frekvenser, bättre interferenstålighet och ger därmed bättre prestanda jämfört med GPS.

Galileoprogrammets öppna tjänst har en inbyggd autentiseringsfunktion (OS-NMA) med vilken användaren kan försäkra sig om att navigeringssignalen verkligen kommer från Galileosatelliterna. Eftersom de övriga GNSS-systemen inte tillhandahåller  autentisering till alla användare är detta en definitiv styrka i Galileo i form av bättre tålighet mot manipulering.

Offentlig reglerad tjänst (Public Regulated Service – PRS)

Den reglerade tjänsten (PRS) påminner mest om militär GPS. Användning av tjänsten kräver licens och signalerna är fullständigt krypterade. Tjänsten är främst avsedd för myndigheter, som polisen och räddningsmyndigheterna, samt för samhällskritiska ändamål, som kraftnät och bankkommunikation.

I varje medlemsland finns en behörig myndighet (Competent PRS Authority, CPA) som auktoriserar PRS-användare. Den behöriga myndigheten i Finland är Transport och kommunikationsverkets cybersäkerhetscenter. Den behöriga myndigheten administrerar också krypteringsnycklarna. PRS-signalerna sänds i frekvensbanden E1 och E6. De är bättre skyddade mot avsiktliga attacker med vilka någon vill störa satellitsignalerna eller till och med manipulera dem genom att ersätta signalerna med falska signaler.

Kommersiell tjänst (Commercial Service - CS)

Den kommersiella tjänsten (CS) tillhandahåller korrigerande data och integritetsinformation som möjliggör mycket högre precision än den öppna tjänsten. Precisionen i tjänsten är några tiotal centimeter. Den kommersiella tjänsten kommer också att ha inbyggd signalautentisering. Tjänsten kommer sannolikt att vara avgiftsbelagd, men det är oklart hur och av vem avgiften kommer att tas ut. CS-signalerna sänds i frekvensbanden E1, E5 och E6.

Sök- och räddningstjänsten (Support to Search and Rescue Service – SAR)

I sök och räddningstjänsten (SAR) kan Galileosatelliterna ta emot nödsignaler från användare och förmedla signalerna till nationella räddningscentraler. Satelliterna kan till och med lokalisera en nödställd med hjälp av signalerna, även då personen själv inte kan göra det. Dessutom kan satelliterna skicka information till de nödställda. Sök- och räddningstjänsten ingår i satellitnätverket MEOSAR (Medium Earth Orbit Search and Rescue) i det internationella Cospas-Sarsat-samarbetet.

Mer information

Miettinen, Seija; Öörni, Seppo; Lehtilä, Olli (2017). Satelliittinavigointijärjestelmien tehokas hyödyntäminen Suomessa. Toimenpideohjelma 2017–2020, Liikenne- ja viestintäministeriön julkaisuja 14/2017, 18.12.2017

Kari-Pekka Karlsson (2018). Paikkatietopoliittinen selonteko, Maa- ja metsätalousministeriön julkaisuja 4a/2018, toukokuu 2018

Antti Rainio (2014). Uudistuva satelliittinavigointi, PRS-signaalin hyödyntäminen, Liikenne- ja viestintäministeriön julkaisuja 11/2014, 2.4.2014

European GNSS Agency, Galileo is the European satellite-based navigation system

European GNSS Agency, GNSS Market Report

European GNSS Agency, The European GNSS Service Center

European Space Agency, What is Galileo