SIKKERHET I GLOBALE SATELLITTBASERTE NAVIGASJONSSYSTEMER

Like dokumenter
Navigasjon og nødvarsling

Kommunikasjon (samt litt av hvert fra seminar 1)

Satellittkommunikasjon i nordområdene

GNSS-posisjonering av kjøretøy i fart. Kenneth Bahr, GNSS Utvikling, Geodesidivisjonen, Kartverket

Utvikling av robust og nøyaktig satellittposisjonering på skip

Satellittkommunikasjon i nordområdene

Nye satellitter nye løsninger. Geodesi- og hydrografidagene, Stavanger, november 2016 Edgar Johansen, Kongsberg Seatex AS

GALILEO'OG'EGNOS' 'STATUS'OG' NORSKE'INTERESSER''

Satellittkommunikasjon i nordområdene

Rigg Posisjonering i nordområdene

EGNOS Oppdrag Hurtigruten

Innendørs GNSS ytelse og utfordringer. Jon Glenn Gjevestad Institutt for matematiske realfag og teknologi, UMB

Forskningsdrevet innovasjon - romforskning/jordobservasjon

Breiband i nordområda

Instrumentnyheter og vurderinger

Maritim infrastruktur og sikkerhet i Nordområdene/Arktis

Galileo Nå er det her!

Utfordringer for navigasjon i nordlige farvann av

Utfordringer med posisjonering i C-ITS.

Forelesning i SIB6005 Geomatikk, GPS: Metode for koordinatbestemmelse System Mottakere Kodemålinger Fasemålinger

Ytelsemonitorering av Galileo

Galileo banemonitorering

Galileo og norsk samferdselssektor

KONGSBERG. WORLD CLASS through people, technology and dedication WORLD CLASS through people, technology and dedication

PRODUKTBESKRIVELSE OG BRUKERVEILEDNING

Maritim innovasjon. Svalbard 3. Mars 2008 Norvald Kjerstad

Ionosfæremodeller for en-frekvente brukere av GPS og Galileo

Hans Morten Synstnes Galileo et europeisk globalt navigasjonssystem. Sikkerhetspolitisk Bibliotek

EKSAMENSOPPGAVE. Maria Folkesson: Magne Petter Sollid: Dagfinn Husjord:

HIGH NORTH CENTRE FOR BUSINESS AND GOVERNANCE. Professor Frode Nilssen

Sikker tid og takt i kraftsektoren

Satellittbasert posisjonsbestemmelse

Radiosystemer (RS) Romteknologi og navigasjon. Radioteknikk og kommunikasjon

På rett sted til rett tid

efarled enhanced fairway by electronic means Hva er efarled? Forholdet mellom efarled og enavigasjon Tjenester i efarled Videre arbeid

Erik Sørngård, FoU-leder, Gundersen & Løken AS

(12) Translation of european patent specification

Laserdata for dummies. Ivar Oveland 19 oktober 2015

Satellitter og 5G muligheter og trusler

Nettbrett og mobiltelefon med ekstern GNSS

CYBER SECURITY AUTONOME SYSTEMER. Marie Moe, forskningsleder for Cyber Security,

Satellittkommunikasjon framtidige løsninger i nord

Maritime Navigation and Information Services. MarNIS. Sikker sjøtransport Forskningens utfordringer. Veritas 12. mars 2009

Fremtidens betalingsløsninger og ny bruk av kjent teknologi.

Publisert i EØS-tillegget nr. 56/2009, 22. oktober 2009

Jordskifterettenes erfaringer med bruk av 4 satellittsystemer

WORLD CLASS through people, technology and dedication. KONGSBERG December 17,

Romrelaterte aktiviteter og læringsressurser Ny læreplan nye utfordringer

Vurdering av sårbarhet ved bruk av globale satellittnavigasjonssystemer i kritisk infrastruktur

Romsikkerhet - angår det Norge?

Fremtidens referanserammer. Per Chr. Bratheim

KONGSBERG SEATEX. Beslutningsstøtte for krevende maritime operasjoner. Presentert av Kristian Reiten

efarled enhanced fairway by electronic means

SIAEOS status og videre arbeid. Karin Refsnes prosjektdirektør, Norges forskningsråd, SIAEOS seminar

Deteksjon av is og olje fra satellitt, muligheter og begrensninger

St.prp. nr. 54 ( )

Kort oversikt over prosjektet Elektronisk farled - efarled

Fysisk Lag. Den primære oppgave

Prosjektmøter og brukermøter for efarled

Arktiske værfenomener

BRUKSANVISNING. Lad din MOVER i minimum 8 timer eller til det røde lyset på enheten slukkes. Enheter tar ikke skade hvis den lades mer.

Norsk romstrategi Strategiske satsinger og prioriteringer utarbeidet av Norsk Romsenter for perioden

Skjema for å opprette, endre og legge ned emner

Den digitale jernbanen

Kommunikasjon i Nordområdene. Hege Lunde, Business Development Director Telenor Satellite AS

Dette er SINTEF. Mai Teknologi for et bedre samfunn

Utkast til spektrumstillatelser for båndene lav 6 GHz, høy 6 GHz, 8 GHz, 10 GHz, 13 GHz, 18 GHz, 23 GHz, 28 GHz og 38 GHz

Spektrum til trådløse nett og 5G. John-Eivind Velure Frekvensdirektør

Lytt til Kvasarer og Skyt Satellitter med Laser

Global e-navigasjon: Muligheter for norsk maritim industri

AIS nettverket i Norge

PROGRAM kick- off 9. april 2015

Tema for presentasjonen

Din bruksanvisning NOKIA N81

Norsk industri og ESA-deltakelse

Ett e-navigasjons Display? Svein David Medhaug

KIRKENESKONFERANSEN 2013 NORTERMINAL. Kirkenes - en fremtidig omlastnings havn for Olje og Gass i det østlige Barentshav. - Jacob B.

Prioritering av godstransport

Skjema for egen evaluering

FOHs forventninger Sjømaktseminaret 2012

Arbeidet mot WRC-19 Øyvind Murberg NKOM Frekvensforum 2018

ESA-DELTAKELSE NORSK INDUSTRI OG. Evaluering av industrielle ringvirkninger av norsk deltakelse i ESA-samarbeidet. NRS-rapport (2019) 1

Norsk industri og ESA-deltakelse

Hvilke tekniske utfordringer møter man ved innføring av Tetra offshore?

Konkurransegrunnlag Del B kravspesifikasjon. Håndholdte GNSS GIS enheter for registrering til NVDB og FKB

Europas nye kosmologiske verktøykasse Bo Andersen Norsk Romsenter

Innovasjonsmuligheter med satellittdata

ITS Norway. Smartere, sikrere og renere transport. Fra land til sjø hvordan e-navigasjon kan bidra. 5. og 6. mai 2015, Oslo

Arktisk e-navigation: Polarkoden og andre utfordringer i nord veien videre?

Utkast til spektrumstillatelser for båndene høy 6 GHz, 8 GHz, 10 GHz, 13 GHz, 18 GHz, 23 GHz, 28 GHz og 38 GHz

Kommunikasjon+og+navigasjon+ +u/ordringer+og+løsninger+

Kart i skolen. Terje Kristensen. Naturfagkonferansen Terje Kristensen. Institutt forlærerutdanning og skoleutvikling

Ny by ny flyplass «Utviklingsprosjektet for ny bruk av flyplassområdet»

Status i IMO for e-navigasjon. Hva skjer fra norsk side?

WiMAX grenseløst bredbånd? Rekkevidde, kapasitet og smarte løsninger. Ingvar Henne. WiMAX fremtiden er trådløs Oslo

EFTA og EØS. Brussel, September Marius Vahl Head of EEA Policy Coordination EFTA-sekretariatet, Brussel

Kapittel 12. Spredt spektrum

EØS-avtalen og EØS-organene

ESA mulighetsstudie for et europeisk satellittbasert AIS system

Norsk industri og ESA-deltakelse

Transkript:

SIKKERHET I GLOBALE SATELLITTBASERTE NAVIGASJONSSYSTEMER UiO, 2015 Øivind Christophersen SLIDE 1

TEMA Litt om hvordan satellittbaserte navigasjonssystemer virker Sårbarheter, risiko og samfunnet Sikkerhetstiltak Norges rolle og utfordringer i Europeisk GNSS SLIDE 2

LITT OM HVORDAN SATELLITTBASERTE NAVIGASJONSSYSTEMER VIRKER Atomklokker (nøyaktig tid) og kjente satelittbaner Krysspeiling: Avstanden = lyshastighteten x tiden Kontakt med minimum 4 satelitter (x,y,z & t) Antall og plassering av satellittene Signalet har meget liten energi og drukner i støy Korrigerte signaler (EGNOS/DGNSS) SLIDE 3

ATOMKLOKKER Alle stellittene er utstyrt med: 2 redundant Passive Hydrogen Maser clocks (PHM) 2 rubidium clocks (RAFS Rubidium Atomic Frequency Standards) High-Stability: 2x10-12 at τ = 1 second Low Power: 14 watts Low Drift: 5x10-14/day High-Reliability: 700,000 Hr MTBF Fully Space-Qualified Radiation Hardened Negligible Environmental Sensitivities

PRINSIPPET: SATELLITTER SOM NØYAKTIGE REFERANSEPUNKTER Satellittene brukes som meget nøyaktige referansepunkter (fixed stars) 1) Satellittene oppgir sine posisjoner med høy nøyaktighet 2) Jeg måler nøyaktig avstand mellom meg og hver satelitt 3) Basert på dette kalkulerer jeg min egen posisjon 4) Endelig nøyaktighet avhenger av feilkorrigeringer

SIGNALET OG TIDEN For å finne avstanden mellom meg og satellittene måler jeg tiden signalet bruker. Galileo Time Radiosignalet går med lyshastigheten (som å måle tiden på en racersykkelist :-) Lyset = 300 000 000 meter per sekund Galileos nøyaktighet = noen meter 1 meter nøyaktighet = 0, 000 000 003 seconds dvs 3 nano seconds Receiver time

FIRE MÅLINGER ER NØDVENDIG I tillegg til de tre ukjente posisjonskoordinatene: x, y og z, må jeg også synkronisere «mottakertiden» med «Galileotiden» - ellers vil mine målinger være verdiløse. Tiden er den fjerde ukjente Minimum 4 satellitter er nødvendig (flere kan selvsagt benyttes) 1 2 3 4 Posisjon X, Y, Z??? Time? 1 2 3 4

SATELLITTENE TRENGER ET «BAKKESEGMENT» FOR Å FASTSLÅ SINE NØYAKTIGE POSISJONER 1) Måler signaler i et globalt nettverk av stasjoner (GSS) ; 2) Beregner meget nøyaktig satellittenes baner og klokker (GCC); 3) Sender denne info (orbits + clocks) til satellittene (ULS) 4) Satellittene sender samme info til meg 5) Dette skjer ikke i «real time» 4 3 GSS : Galileo Sensor Stations GCC : Galileo Control Centres ULS : Uplink Stations 2 Fucino Control Centre 1

ET VERDENSOMSPENNENDE BAKKESEGMENT Svalbard St Pierre et Miquelon Jan Mayen UK SP Azores/ Madeira/ Canary FR Kiruna Redu Oberpfaffenhofen Fucino Kourou Papeete/ Marquises Ascension Réunion Nouméa Wallis Falklands Islands Kerguelen Troll GSS (2 redundant) GSS (1) ULS (2 ant.) TTC GCC GSMC Service Centre

30 SATELLITTER I GALILEO «Alle» over hele kloden må se minst 4 satellitter, - hele tiden Nær Jorden = lite satellitt fotavtrykk = for mange satellitter Fjernt fra Jorden = svakt signal Løsning : Medium Earth Orbit mellom "low" and the "geo" = 23.222km Vinkel = 56 med Ekvator 24 nominelle satellitter 3 omløpsplan = 8 satellitter per plan 30 satellitter = 24 + 6 reserve SLIDE 10

PLASSERING IFT EKVATOR GALILEO, GPS, GLONASS, BEIDOU Max elevation from North Pole: GPS 45,3 Galileo 47,7 Glonass 57,0 Beidou 45,8 GLONASS: Inclination 65 Altitude 19.130km Galileo: Inclination 56 Altitude 23.222km BEIDOU: Inclination 55 Altitude 21.535km GPS: Inclination 55 Altitude 20.190km Brux. GEO: Inclination 0 Altitude 35.790km Earth All SV pass at the vertical of Brussels latitude, and then, from a user point of view, go beyond by : GPS 5,5 Galileo 6,6 Glonass 18,6 Beidou 5,4

24 NOMINELLE SATELLITTER

FREKVENSER SLIDE 13

SIGNALET FRA SATELLITTEN Navigation message (Orbits and Clocks) E1: 125 bit per second (i.e. very low data rate) Encrypted for PRS and CS The Galileo "Frequency" Also called the "carrier" (E1, E5a, E5b, E6) Carrier E1 : 1,5 GHz the "code": - to identify the satellite - to measure the propagation time - encrypted for PRS and CS E1 code = 1023 bit per millisec

GPS, GLONASS AND GALILEO SIGNALS ON L1 CA-Code, GPS BOC(15,2.5) PRS, Galileo BOC(1,1) OS, Galileo GLONASS M-Code, GPS BOC: Binary Offset Carrier

GPS, GLONASS AND GALILEO SIGNALS ON L1 CA-Code, GPS BOC(15,2.5) PRS, Galileo BOC(1,1) OS, Galileo GLONASS M-Code, GPS BOC: Binary Offset Carrier

SIGNALET FRA SATELLITTEN ER MEGET SVAKT Tapet (dempningen) er gitt som: 20 log (4 x pi x R / wavelength) Hvor R er avstanden: ca 21.000km for en GPS satellitt Tapet (dempningen) blir 183dB for the L1 wavelength En GPS L1-satellitt har en utgangseffekt på ca 200 watt eller +23dBW, Signalstyrken på bakken er ca -160dBW or -130dBm eller 10 16 watt eller omtrent som å se en lommelykt på 20.000km avstand..! SLIDE 17

EGNOS European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS) forbedrer GPS satellittnavigationsystemet og gjør det egnet for sikkerhetskritiske anvendelser, som styring av fly eller navigering av skip i trange fravann. EGNOS består av tre geostasjonære satellitter og et nettverk av bakkestasoner. EGNOS sender signaler som inneholder informasjon om tilliten og nøyaktigheten på GPS-signalene. Dette gir brukerne en nøyaktighet på minst 1,5 m. EGNOS er et fellesprosjekt mellom ESA, European Commission and Eurocontrol. Fem referansestasjoner i Norge: Jan Mayen, Svalbard, Kirkenes, Tromsø og Trondheim SLIDE 18

KAN VI STOLE PÅ GPS?

SÅRBARHETER, RISIKO OG SAMFUNNET Støykilder Atmosfærisk støy og romvær Komponentstøy (egenstøy) termisk støy Interferens og jamming Spoofing Skjerming og refleksjoner (høye hus, daler, tunneller, etc) Bakkesystemets sårbarhet (internett) Brukerfeil, systemfeil og teknisk svikt Kritisk infrastruktur og samfunnet GNSS underliggende infrastruktur for posisjonering, navigasjon og presis tid SLIDE 20

Politiets radiosamband Aftenposten 11.01.09 kl. 02:50 Publisert: 10.01.09 kl. 23:12 «Politiets radiosamband kan ha blitt sabotert...?»

JAMMING! SLIDE 22

SIKKERHETSTILTAK ROS-analyse Forebyggende sikkerhet Redundans Mottakere og støyimmunitet Kryptering og spreddspektrum Integritetskontroll og alarm Integrasjon med andre systemer og sensorer Kalde atomer Interferensdeteksjon og mottiltak Beskyttelse av spektrum Forbud og håndtering av jammere SLIDE 25

NORGES ROLLE OG UTFORDRINGER I EUROPEISK GNSS Politikk og Stortingsmeldinger Nordområdene og Antarktis Norge medlem av ESA, - men ikke EU. EØS-avtalen og tilleggsavtaler Deltakelse I møtefora Våre strategiske samarbeidspartnere Galileotjenester Norsk industri SLIDE 26

POLITIKK OG ST.MELDINGER SLIDE 27

TRE EUROPEISKE BAKKESTASJONER PÅ NORSKE OMRÅDER SLIDE 28

SVALBARD (ULS & GSS) SLIDE 29

JAN MAYEN (GSS) SLIDE 30

JAN MAYEN SLIDE 31

TROLL, DRONNING MAUDS LAND SLIDE 32

TROLL (GSS) SLIDE 33

NORSKE INTERESSER Aktiv påvirkning for bedre ytelse i nordområdene Industri og tjenester Brukerbehov Sikker og kosteffektiv navigasjon for maritime-, luftfarts og landanvendelser Presis tid Geodesi og oppmåling Oljebransjen SAR Suverenitetshevdelse og overvåking Ressursforvaltning Naturvern Sporing av farlig gods Rasvarsel og monitorering av fjell Intelligente transportsystemer (ITS) SLIDE 34

NORSK INDUSTRI I utbyggingsfasen av Galileo (2008-2013) har norske bedrifter fått kontrakter til en verdi av vel 70% av det norske økonomiske bidraget på 74 millioner euro. Kongsberg Norspace har levert komponenter til Galileosatellittene for vel 30 millioner euro. Gjennom utviklingskontrakter med ESA posisjonerer Norspace seg for leveranser også til neste generasjons satellitter fra 2020. Kongsberg Seatex er hovedkontraktør på Galileo sensorstasjoner. Selskapet har vunnet kontrakter i utbyggingsfasen for 7,7 millioner euro. Kongsberg Satellite Services (KSAT) drifter Galileo og EGNOS bakkestasjoner og har en årlig inntekt på ca 4 millioner euro. Fugro Satellite Positioning har vært med i definisjonen av den kommersielle tjenesten i Galileo og leverer tjenester med ekstrem nøyaktighet SLIDE 35

SAR Navigasjon GALILEO-TJENESTER Open Service Commercial Service Safety of Life Service Public Regulated Service (PRS) Massemarkedet, gratis Enkel posisjonering (7m) Ingen garanti, ingen integritet Profesjonelle anvendelser, høy nøyaktighet (cm), tjenestegaranti Integritetsvarsling (1-10s) Sikkerhetskritiske anvendelser Varsling om nedsatt ytelse ila sek. Redefineres GPS+Galileo og ARAIM EGNOS V3.0 regionalt i Europa Offentlig bruk myndighetsutøvelse og samfunnskritisk infrastruktur Robust mot forstyrrelse, kryptert Search and Rescue Raskere formidling av nødsignaler Tilbakekvittering til den nødstedte NORSK ROMSENTER WWW.ROMSENTE 04.09.2015

OPPSUMMERING EGNSS muliggjort gjennom EØS-avtalen, samarbeidsavtalen og sikkerhetsavtalen Sårbart, men samfunnsmessig nødvendig EGNSS en lønnsom investering og politisk interessant Ansvar for sikkerheten på tre Galileo-stasjoner og fem EGNOSstasjoner (kritisk infrastruktur) PRS (Public Regulated Services) og CPA Nasjonal tilpasning og industriell gevinst NB! European Space Expo pågår nå på Youngstorget i Oslo.