Satelliittipaikannusmarkkinat huikeaan kasvuun

Taiteilijan näkemys
Galileo-järjestelmän satelliitteista
radallaan. Kuva ESA.

Satelliittipaikannus on nykyaikainen menetelmä suunnistaa missä tahansa maapallolla. Satelliittipaikannusta käytetään kaikissa ilma- ja meriliikenteen aluksissa, maaliikenteessä ja jopa jalankulkijat voivat käyttää sitä etsiessään uusia palveluita kotiympäristöstään tai vaikka lomaillessaan muualla kuin kotonaan. Paikannuspalveluiden suurkäyttäjät ovat jo nyt erilaiset tavaraliikenne- ja huolintayritykset mitä moninaisimmissa sovelluksissa.

Aivan uutena tulokkaana on isojen rakennuskompleksien sisäinen paikannus, joka voi muodostua erittäin kannattavaksi aina vain suurempien ostoskeskuksien valmistuessa. Eikä tämä jää varmastikaan ainoaksi paikannussovellukseksi, sillä ainakin lentokenttien maaliikenne alkaa olla jo tänä päivänä riippuvainen tarkasta sisäisestä navigoinnista. Samoin isojen satamien ja maaliikennekeskusten varastoalueet tulevat varmasti käyttämään navigoitisovelluksia monissa tarkoituksissa. Paikannusta tarvitsevat myös vielä kokeiluasteella olevat, mutta joidenkin vuosikymmenien kuluessa käyttöön otettavat itsestään ohjautuvat kulkuneuvot niin henkilö kuin joukkoliikenteessä.

Yhdysvaltalainen GPS- ja venäläinen Glonas-järjestelmät lienevät tuttuja monille kännykän tai tabletin käyttäjälle. Näiden lisäksi markkinoilla on kiinalainen BeiDou [1] ja muutaman vuoden kuluessa käyttöön otettava eurooppalainen Galileo-järjestelmä. BeiDou-järjestelmän markkinaosuus kiinalaisilla markkinoilla arvellaan saavuttavan noin 30 % vuoteen 2015 mennessä.

Yleinen trendi on, että uudemmat järjestelmät ovat selvästi tarkempia paikannuksessa kuin vanhat järjestelmät. Niinpä USA kuin Venäjä ovatkin panostaneet omiin järjestelmiinsä viime vuosina runsaasti ja uudistaneet niitä entistä tarkimmiksi. Muutaman vuoden kuluttua valmistuva eurooppalainen Galileo-järjestelmä tulee hyvin kilpailluille markkinoille.

Galileo-navigaatiosateliittijärjestelmä (GNSS) on ollut kehitteillä pari vuosikymmentä. Sen neljä ensimmäistä satelliittia on jo avaruudessa 23 222 km korkeudella radalla, jonka inklinaatio[2] on 56°. Ratoja on kaikkiaan kolme ja niihin sijoitetaan kolmekymmentä satelliittia, joista kolme on varalla ja 27 otetaan käyttöön. Satelliiteilta kuluu yhteen kierrokseen 14 tuntia ja missä tahansa maapallolla ainakin neljä satelliittia on horisontin yläpuolella kaiken aikaa ja käytettävissä paikannukseen. 

Paikannustarkkuus on yleensä se merkittävin argumentti käytettävän menetelmän ja tekniikan valitsemiseen. Eurooppalaiset pyrkivät lyömään USAn GPS-järjestelmän selkeästi suuremmalla paikannustarkkuudella; tavoitteena on hieman alle 0,5 m tarkkuus missä tahansa maapallolla. Se tulee olemaan kymmenkertainen GPS:ään verrattuna. Tieteellisteknisissä sovelluksissa tarkkuutta voidaan parantaa vielä ainakin kymmenkertaiseksi[3].

Suurin paikannustarkkuuden parantuminen on napa-alueilla ja pohjoisilla leveysasteilla. Niinpä Kanada ja Pohjois-Euroopan maat hyötyvät erityisesti Galileo-järjestelmän tuomasta tarkkuuden lisääntymisestä verrattuna GPS-järjestelmään.  GPS-järjestelmän valuvikana kun on pieni satelliittien määrä ja inklinaatioltaan liian pienet radat. Myös satelliittiratojen korkeudet ovat matalammalla kuin Galileo-järjestelmässä.

Paremman paikannustarkkuuden saavuttaminen on mahdollista suuremmalla määrällä satelliitteja, tarkemmilla atomikelloilla (kaksi erilaista jokaisessa satelliitissa) ja maa-asemien aikareferenssijärjestelmällä, jolla jokaisen satelliitin kellot tahdistetaan uudelleen säännöllisesti. Näin tarkkuus myös pystytään säilyttämään.

Suuremman paikannustarkkuuden lisäksi eurooppalaista järjestelmää perustellaan riippumattomuudella USAn sotilaallisista tarkoitusperistä. GPS-järjestelmän ylläpitäjänä kun on USAN puolustusministeriö. Samoin Glonas-järjestelmä on Venäjän puolustusministeriön ylläpitämä. 

Suomalaiset ovat mukana

Galileo navigointijärjestelmässä on mukana myös suomalaista osaamista. Järjestelmän maa-asemille suomalaiset Space Systems Finland ja CapGemini sekä CCC Group yritykset ovat toimittaneet tietokoneohjelmistoja. Näiden lisäksi Patria on toimittanut satelliitteihin sijoitettua elektroniikkaa. Taloudellisesti Suomen osuus näihin kahteen satelliittiin on varsin vaatimatonta luokkaa, noin 10 miljoonaa euroa, mutta lisää kauppoja on tulossa uusien satelliittien myötä. Seuraavat kaksi satelliittia on tarkoitus laukaista avaruuteen ensivuoden puolivälin tietämillä.

Galileon rahoitus ja talous

Galileo-järjestelmän kustantaa Euroopan komissio yhdessä Euroopan avaruusjärjestön kanssa. Komissio vastaa myös järjestelmän toiminnan johtamisesta ja päätöksenteosta. Alun perin rahoitusta pyrittiin saamaan eurooppalaiselta teollisuudelta ja elinkeinoelämältä, mutta se ei onnistunut riittävän hyvin. Tästä syystä projekti on jonkin verran myöhässä. 

Taloudelliset odotukset ovat suuret sillä vuoteen 2024 mennessä arvioidaan Galileon hyödyttävän ja synnyttävän neljäntoista miljardin euron markkinat. Vuoteen 2060 mennessä arvioidaan markkinoiden arvoksi jo yhdeksänkymmentä miljardia euroa. Euroopan komissiolle järjestelmän ylläpitäminen vaatii 800 miljoonaa euroa vuodessa. Hyöty tulee kasvavina markkinoina ja yritysten liikevaihdon kasvuna.

EU:n ulkopuolelta vain Sveitsi ja Norja ovat Euroopan avaruusjärjestön jäsenmaina pienellä rahallisella osuudella ja ovat mukana myös Galileon hallinnossa.

Huomautukset

[1] BeiDou merkitsee Otavan asterismia Ison karhun tähdistössä.

[2] Inklinaatio kaltevuuskulma verrattuna maapallon ekvaattoritasoon nähden.

[3] Tieteellisteknisissä sovelluksissa tarkkuutta voidaan parantaa kantoaaltojen vaihekulmamittauksin. Jälkilaskennan avulla voidaan saavuttaa vielä tarkempia paikannuksia, kun tunnetaan toteutuneet satelliittien radat. Kansainvälisten vertausjärjestelmien avulla voidaan saada muutaman millimetrin tarkkuuksia. Suomessa Geotrimin VRS-korjaussignaalin avulla päästään 15 mm tarkkuuteen vaakasuunnassa ja noin 25 mm tarkkuuteen korkeussuunnassa. Tarkkuudet ovat jo nykyisin sellaisia, että mannerlaattojen liikehdintää (laattatektoniikka) ja interglasiaalikauden aikaista maan kohoamista voidaan hyvin seurata vuosittaisilla mittauksilla tai jopa joillakin siirroslinjoilla aivan reaaliaikaisesti.