Snabb utveckling av globala satellit­navigerings­system

Användandet av globala satellitnavigeringssystem som GPS har ökat enormt sedan millennieskiftet. Men det stora beroendet av systemen skapar sårbarheter. Försvarsmakten bör hålla sig uppdaterade kring de civila systemen, menar forskningsingenjörer från FOI i en rapport.

Globala satellitnavigeringssystem, förkortat GNSS, är ett samlingsnamn för världsomspännande system som använder satelliter i medelhög omloppsbana. De sänder på flera olika frekvenser och ger signaler med information om position, navigering och tid. Moderna GNSS-mottagare kan ta emot signaler från olika frekvenser och system, så att det nu går att beräkna sin position på meternivå.

GNSS används både militärt och civilt för bland annat elproduktion, telekom och transporter. Det mest kända systemet är GPS, men det finns ytterligare tre.

– Vi jobbar mycket med främst militär GPS och ville få bättre koll på utvecklingen på den civila sidan, eftersom det händer mycket där. Vi ville också skapa en översikt för våra uppdragsgivare, säger Sara Nilsson, forskningsingenjör på FOI:s avdelning Telekrig i Linköping.

Därför har hon och enhetskollegan Sofia Bergström, också forskningsingenjör, skrivit rapporten Globala satellitnavigeringssystem: En översikt över öppna signaler och tjänster.

Civila GPS försämrades medvetet

Sara Nilsson och Sofia Bergström har gått igenom öppna källor kring de fyra globala satellitnavigeringssystem som finns idag: GPS, GLONASS, Galileo och BeiDou. I rapporten ger de också en historisk bakgrund och förklarar hur GNSS-signaler är uppbyggda.

GPS ägs av USA och drivs av USA:s rymdstyrka. Det utvecklades ur världens första GNSS, Transit, som startade redan 1968. På åttiotalet beslutades att GPS skulle bli tillgängligt för civil användning. Men USA var rädda att tjänsten skulle kunna bli ett hot i händerna på landets fiender, och därför försämrades den civila användningen avsiktligt fram till år 2000.

GLONASS är Rysslands GNSS, och utvecklades under Sovjettiden. Den första operativa satelliten sköts upp 1983 och 1988 gjorde Sovjetunionen det möjligt för alla att använda den civila signalen. Hela satellitkonstellationen var uppskjuten och i bruk 1995.

– GPS-systemet skapades på ett visst sätt, och då ville Ryssland göra på ett annat sätt. Sättet som GLONASS fungerar på är kanske inte det bästa. Nu har de ett stort moderniseringsprogram där de går över till att använda samma teknik som alla andra, säger Sara Nilsson.

Stora förseningar i EU:s projekt

Galileo är ett GNSS som drivs av EU. Tanken är att det ska vara helt civilt och öka Europas självständighet. Projektet startade 1999 och skulle vara klart 2008, men oenighet om finansieringen har lett till stora förseningar. De sista satelliterna väntar på att skjutas upp, men eftersom de tidigare sänts upp från Ryssland har uppskjutningarna varit pausade sedan Rysslands storskaliga invasion av Ukraina. Nu har SpaceX skjutit upp fyra Galileo-satelliter.

– Jag tycker det är intressant eftersom det visar hur lång tid ett stort projekt kan ta när det finns många intressenter som kan dra nytta av det. Frankrike och Tyskland har konkurrerat och inte kunnat komma överens. Sedan har det blivit ett väldigt bra system, säger Sara Nilsson.

Beidou är Kinas GNSS, och ägs av Kinas nationella rymdstyrelse. Det började utvecklas på åttiotalet efter att Kina sett hur USA gynnades på slagfältet av att ha GPS. Kina hade länge problem med att skjuta upp satelliter och tog hjälp av USA och Europa. 1999 förbjöd dock USA export av teknik och information efter att känslig information läckt till Kina, och EU avbröt sitt samarbete 2010.

– Beidou har byggts upp väldigt snabbt, man har skjutit in mycket pengar. Sedan har det kanske gått så fort för att man tagit viss teknik från GPS och Galileo. Men idag är det ett modernt system, de har verkligen gjort rätt från början, säger Sofia Bergström.

Ökad risk för spoofing

I rapporten konstaterar författarna att både civila och militära användare är sårbara för störningar och vilseledning av GNSS. Att aktörer avsiktligt skapar störningar är numera vanligt.

– I konfliktzoner går statliga aktörer in och stör GNSS. Vi som jobbar med frågorna tycker det är viktigt att veta hur beroende man är av GNSS, men också att fundera över sätt att skydda sig och vad man skulle göra om man inte har tillgång till det, säger Sofia Bergström.

Aktörer på försvarsområdet behöver följa utvecklingen även inom civil GNSS och ta ställning till hur och när civila mottagare kan vara lämpliga, menar hon och Sara Nilsson. Utvecklingen går snabbt och civil GNSS kan vara ett bra komplement. Militära mottagare är ofta dyra, och i vissa fall kan det räcka med en civil mottagare – exempelvis på lågkostnadsdrönare, som kanske bara skickas upp en enda gång. I första hand tycker författarna dock att militären ska använda militära mottagare.

Risken är att GNSS-området blir en allt mer utpräglad konfliktdomän, menar rapportförfattarna. Den senaste påverkansmetoden är så kallad spoofing, vilseledning, som innebär att någon skickar falska GNSS-signaler som gör att mottagaren får en falsk tid och position som ser korrekt ut.

– I flygplan kan sådana system bli så påverkade att de måste stängas av helt, och det går inte att göra i luften. Störskyddssystem kan hjälpa, eller att använda funktioner som Galileos OSNMA där signalen är delvis krypterad. Då kan man autentisera signalen så man vet att den är rätt, säger Sara Nilsson.