Eurooppalainen paikannusjärjestelmä Galileo

Euroopan oma satelliittipaikannusjärjestelmä Galileo perustuu maata kiertävien satelliittien lähettämiin radiosignaaleihin ja globaaliin signaalien seurantaverkkoon. Näin järjestelmä saa tarjottua käyttäjilleen tarkkaa aikaa, paikkaa ja nopeusratkaisua.

Galileo on yhteiskäyttöinen yhdysvaltalaisen GPS-järjestelmän, venäläisen GLONASS-järjestelmän ja kiinalaisen BeiDou-järjestelmän kanssa. Muista paikannusjärjestelmistä poiketen Galileo on siviilijärjestelmä, vaikka toki sotilaallinen käyttökin on otettu huomioon.

Eurooppalaisen Galileo-ohjelman kehitystyö alkoi vuonna 2003. Järjestelmän on maksanut ja sen omistaa Euroopan Unioni, mutta Euroopan avaruusjärjestö ESA on ollut vahvasti mukana järjestelmän kehittämisessä. Vuodesta 2017 eteenpäin kaikkea Galileoa koskevaa toimintaa on kuitenkin hoitanut Euroopan komission GSA (European Global Navigation Satellite System Agency), joka alun perin perustettiin 2004 hoitamaan satelliittipaikannukseen liittyviä EU-ohjelmia.

Moni asia on riippuvainen satelliittinavigoinnista

Galileo-satelliittinavigointijärjestelmän ensimmäisen vaiheen palvelut tulivat käyttöön vuonna 2016 lopussa, ja järjestelmän on määrä olla täysin valmis vuonna 2020. Eurooppalaisen Galileo-järjestelmän kehityskustannukset on arvioitu kokonaisuudessaan nousevan jopa 10 miljardiin euroon.

Lisäksi järjestelmän ylläpito on arvioitu maksavan EU:n jäsenvaltioille noin 750 miljoonaa euroa vuodessa. Toisaalta on arvioitu, että 6 - 7 prosenttia koko EU:n bruttokansantuotteesta on täysin riippuvainen satelliittinavigoinnista, sisältäen myös siitä kriittisesti riippuvaiset sovellusalat kuten energia-, tietoliikenne- ja rahoitusmaailman palvelut ajanmääritystarpeineen. Täten Galileon kehityskustannukset ja ylläpito ovat hintalapultaan melko pienet saavutettuihin hyötyihin nähden.

Galileolla taataan kaiken kaikkiaan Euroopan riippumattomuus muista satelliittijärjestelmistä ja parannetaan Euroopan toimintavarmuutta. Vaikka Galileo on EU:n kehittämä järjestelmä, ainakin Kiina, Sveitsi, Norja, Marokko, Ukraina ja Israel ovat osallistuneet sekä taloudellisesti että teknisesti järjestelmän kehitykseen. Onhan Galileo joka tapauksessa täysin globaalisti toimiva järjestelmä hyödyttäen kaikkia käyttäjiä maailmanlaajuisesti.

Jäsenvaltioiden lapset saivat nimetä satelliitit

Galileo-järjestelmään tulee kuulumaan vuonna 2020 30 satelliittia. Näistä kuusi on varasatelliittia ja 24 muodostaa pääkonstellaation. Satelliitit kiertävät maapalloa 23 220 km korkeudella kolmessa eri tasossa, joten satelliitit kiertävät näin ollen maapallon noin 14 tunnissa. GPS-satelliitti kiertää maapallon 12 tunnissa noin 20 200 km korkeudella.

Samoin kuin GPS, Galileo-järjestelmä sisältää myös maanpäälliset komponentit, joita ovat valvontakeskus, tehtäväkeskus sekä useat seuranta- ja mittausasemat. Galileo-satelliitit on nimetty jäsenvaltioissa järjestetyn lasten satelliittiaiheisen piirustuskisan voittajien mukaan. Suomen Anna-satelliitti laukaistiin taivaalle heinäkuussa 2018.

Galileo tarjoaa neljä palvelua

Koska Galileo on ensisijaisesti rakennettu siviilikäyttöön, on järjestelmän suunnittelussa panostettu erilaisiin markkina- ja käyttäjätutkimuksiin. Galileon eri palveluita voidaankin pitää järjestelmän kolmantena komponenttina avaruuskomponentin (satelliitit) ja maanpäällisen komponentin (seuranta- ja valvontaverkosto) lisäksi.

Avoin palvelu (Open Service - OS)

Avoin palvelu (OS) muistuttaa eniten perinteistä GPS:n tarjoamaan siviilipaikannusta siinä mielessä, että se on ilmainen ja täysin avoin paikka- ja aikapalvelu. Paikannustarkkuus Galileo OS:ssä on muutaman metrin luokkaa, hyvin lähellä GPS:n siviilisignaalin tarjoamaa tarkkuutta.

GPS:n ja Galileon yhteiskäytössä tarkkuus paranee entisestään, kuten myös paikannus- ja aikapalvelun saatavuus. Suurin osa vastaanottimista, jotka tarjoavat Galileo-tukea, tarjoavat nimenomaan Galileo OS:aa.

OS-signaali lähetetään kahdella eri taajuudella, E1 ja E5, eli täten parannetulla signaalinrakenteella, joka mahdollistaa kaksitaajuusvastaanoton ja paremman häirinnänkestävyyden ja siten myös paremman suorituskyvyn kuin GPS.

Galileo-ohjelma sisällyttää avoimeen palveluun todentamisominaisuuden (OS-NMA), jonka avulla käyttäjä voi varmistua, että avoimen palvelun navigointisignaali todella on peräisin Galileo-satelliiteista. Muut GNSS-järjestelmät eivät sisällä kaikille käyttäjille tarjolla olevaa todennusominaisuutta, joten kyseessä on merkittävä Galileo-järjestelmän vahvuus: parempi harhautuskestävyys.  

Rajoitettu viranomaispalvelu (Public Regulated Service - PRS)

Rajoitettu palvelu PRS muistuttaa eniten GPS:n sotilassignaalia. Palvelun käyttö on luvanvaraista ja signaalit vahvasti salattuja. PRS on tarkoitettu ensisijaisesti viranomaiskäyttöön, kuten esimerkiksi poliisi- ja pelastustoimelle, mutta myös yhteiskunnalle kriittiseen käyttöön, kuten sähköverkkoihin ja pankkiliikenteeseen liittyvään käyttöön.

PRS-käyttäjien auktorisointia hoitaa jokaisessa jäsenmaassa oma CPA (Competent PRS Authority). Suomessa CPA:na toimii Traficomin Kyberturvallisuuskeskus. CPA hallinnoi myös salausavaimien jakelun. PRS-signaalit lähetetään E1- ja E6-taajuudella. Ne tarjoavat parempaa suojaa lähinnä tahallisia hyökkäyksiä vastaan, joissa satelliittisignaaleja pyritään häiritsemään tai jopa korvaamaan virheellisillä signaaleilla eli harhauttamaan.

Kaupallinen palvelu (Commercial Service - CS)

Kaupallinen palvelu CS sisältää korjausdataa ja integriteetti-informaatiota, jotka mahdollistavat paljon paremman tarkkuuden verrattuna kaikille avoimeen OS:ään. Tarkkuus on muutamien kymmenien senttimetrien luokkaa. Kaupallinen palvelu CS tulee tarjoamaan myös signaalin varmennettavuusominaisuuden. Tämä palvelu tullee olevan jossakin määrin maksullinen, mutta on vielä epäselvää, miten ja mistä maksu kerätään. CS-signaalit lähetetään E1-, E5- ja E6-taajuudella.

Etsintä- ja pelastuspalvelun tuki (Support to Search and Rescue Service - SAR)

Etsintä- ja pelastuksen tuki eli SAR-palvelussa Galileo-satelliitit pystyvät myös vastaanottamaan hätäsignaaleja käyttäjiltä ja välittämään ne eteenpäin kansallisiin pelastuskeskuksiin. Satelliitit pystyvät jopa paikantamaan käyttäjät näillä signaaleilla, mikäli käyttäjä ei pysty paikantamaan itseään muuten. Sen lisäksi satelliitit pystyvät myös lähettämään tietoa takaisin hädässä oleville käyttäjille. SAR-palvelu on osa kansainvälistä COSPAS-SARSAT yhteistyötä ja sen Medium Earth Orbit Search and Rescue järjestelmää (MEOSAR).

Lisätietoa

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