Avhengigheten til posisjon, navigasjon og tid

Navigasjon og posisjonering med GPS er noe de fleste bruker daglig, enten via smarttelefon eller i bilen, men også tidssynkronisering fra de samme satellittene er essensielt for blant annet finansielle transaksjoner, kraftforsyning og ulike kommunikasjons­systemer. Satellittbasert PNT har også blitt en nødvendighet for avanserte militære ­operasjoner, og både på militær og sivil side er det et ­stadig økende fokus på avhengigheten av PNT-­systemer samt systemenes sårbarhet. For blant annet å øke bevisstheten rundt bruk av PNT utga ­Regjeringen høsten 2018 nasjonal strategi for posisjons­bestemmelse, navigasjon og tidsbestemmelse, «På rett sted til rett tid». NATO har også under utarbeidelse sin egen PNT-policy som etter planen skal utgis i år.

De siste par årene har tilsiktet radiofrekvens­interferens, jamming, mot signalene fra globale satellitt­navigasjonssystemer (GNSS) blitt mer og mer utbredt, og det har i Norge vært flere hendelser med bortfall av GPS i Finnmark der målinger har vist at støysignalene har kommet fra øst. Dette har spesielt hatt innvirkning på den sivile lufttrafikken, men også nødetatene har hatt problemer med navigasjonsutstyr på bakken. Jamming baserer seg på enkel teknologi, og små håndholdte jammere med lang rekkevidde er lett tilgjengelig på internett. Spoofing (narring) er en mer komplisert teknologi, og dette innebærer å sende ut falske signaler som skal narre navigasjonsinstrumentene til å oppgi en annen posisjon eller tid enn den faktiske. Det har også vært flere kjente hendelser med spoofing, og et av de mest kjente tilfellene er fra Svartehavet ­sommeren 2017 der et tjuetalls fartøyer ble rammet.

Global Positioning System (GPS)

Forsvaret har i likhet med andre etater gjort seg ­av­hengig av satellittbasert PNT. Navigasjon- og ­våpen­systemer samt ubemannete systemer er avhengig av presis posisjonering, og nøyaktig tids­synkronisering har blitt en forutsetning for kommunikasjons- og data­systemer. Primær kilde til PNT i Forsvaret og i NATO er det amerikanske satellittnavigasjons­systemet Navstar GPS. I tillegg finnes tre andre globale satellitt­navigasjonssystemer, hvor kun det russiske GLONASS har nådd full konstellasjon. Det europeiske Galileo og det kinesiske BeiDou vil etter planen være oppe med full konstellasjon rundt 2020. Felles for alle GNSS-­systemer er at svært lav effekt på signalene som mottas, samt bruken av faste og kjente frekvenser, gjør dem sårbare for både tilsiktet og utilsiktet interferens og følgelig begrenset eller ingen tilgang til PNT-­informasjon som konsekvens.

Navstar GPS er i dag NATO-standard for satellittnavigasjon da det er det eneste systemet som tilfredsstiller alliansens krav. GPS eies av US DoD (Department of Defence) og opereres av US Air Force. Konstellasjonen består for tiden av 31 ­operasjonelle ­satellitter.

GPS tilbyr to tjenestenivåer; PPS (Precise ­Positioning System) for militære ­brukere og SPS (Standard Positioning System) åpen for alle. ­Nøyaktigheten til PPS er noe bedre enn SPS, men PPS har en vesentlig større robusthet på grunn av større båndbredde på signalene og utsendelse på to ­frekvenser. PPS-­signalet er også kryptert noe som gjør det ­vanskeligere å spoofe. GPS gjennomgår i dag et ­omfattende moderniserings­program til en ny ­generasjon satellitter og kontroll­segment, GPS-III. Med GPS-III vil det komme en ny militær M-kode, signalene vil ha høyere utsendelses­effekt, større båndbredde samt en sikrere kryptering som vil gjøre systemet mer robust i forhold til både jamming og spoofing. Gjennom avtale med US DoD plikter ­amerikanerne å gi oss full tilgang til den militære PPS-tjenesten samt operativ informasjon om GPS-­systemet til enhver tid. Informasjon og til­gjengelighet skal hele tiden være av samme kvalitet som gis til ­amerikanske militære styrker i fred, krise og krig.

Sårbarhet

Forbedret PNT-ytelse på alle områder (nøyaktighet, ­integritet, tilgjengelighet og kontinuitet) har økt den totale militære kapasiteten, men har samtidig ført til at de fleste moderne kampsystemer nå er ekstremt ­avhengig av PNT-informasjon. Forsvaret er i utgangs­punktet bedre rustet enn det sivile samfunn når det gjelder sårbarheten til GNSS-systemer gjennom bruk av GPS sin militære PPS-tjeneste. Videre drar Forsvaret til en viss grad nytte av å anvende antenneteknologi som bidrar til økt jammeresistens. Slike antenner kan oppdage retningen jammingen kommer fra, og deretter hindre mottakelse av signaler fra denne retningen. Forsvaret benytter seg også av back-up systemer for posisjonering og navigasjon som for eksempel treghetsnavigatorer som ved hjelp av nøyaktige kurs- og fartssensorer kan holde oversikten over navigasjonen uten GPS-signaler. Enkelte enheter benytter også ­atomur som en back-up kilde for tidssynkronisering.

Navigational Warfare (NAVWAR)

Militære operasjoner er avhengig av at PNT-informasjonen er tilgjengelig og nøyaktig. På grunn av viktigheten til PNT-informasjon i operasjoner, kan det bli forventet at fiendtlige styrker i fremtidige konflikter vil nekte NATO og nasjonale enheter PNT ved for eksempel å jamme signalene. På bakgrunn av dette har NATO utviklet et eget krigføringsområde, navigasjons­krigføring – NAVWAR, definert som ­militære operasjoner og/eller teknologiske tiltak for å sikre PNT-overlegenhet. I dette ligger det at en skal sikre tilgjengelighet til PNT-informasjon for egne styrker samtidig som en nekter adgang til PNT-informasjon for fiendtlige styrker innenfor et definert operasjons­område. Navigasjonskrigføringstiltakene kan følgelig deles inn i defensive og offensive der de offensive til­takene, som har til hensikt å nekte fiendtlige styrker bruk av PNT-informasjon, har nær tilknytning til elektronisk krigføring (EK).

Forsvaret har til nå hatt størst fokus på defensive navigasjonskrigføringstiltak. Disse tiltakene handler om å beskytte egen PNT-informasjon når en utsettes for en jammetrussel, og de defensive aspektene ved navigasjons­krigføring kan deles inn i tre hovedgrupper:

1. Påvirkningen av jamming kan reduseres ved blant annet å utnytte flere GNSS-systemer (f.eks Galileo i tillegg til GPS) samt opp­gradere mottakere og antennesystem så ofte at man utnytter fordelene ved den teknologiske utviklingen og kontinuerlige moderniseringen av GNSS-systemene.
2. Effekten av jamming kan reduseres ved å benytte alternative kilder for PNT som f.eks. treghetsnavigasjon eller terrengnavigasjon. ­Disse kildene er viktig som back-up ved ­bortfall av GNSS.
3. Inneha tilgang på teknologi som gjør det mulig å detektere jamming på et tidlig tidspunkt for å varsle brukerne, og videre kunne lokalisere jammekilden.

For å sikre tilgang til satellittbasert PNT-­informasjon er det derfor viktig at kampsystemer tar i bruk robuste jammeresistente militære mottakere og ­antennesystemer samt kontinuerlig innfaser ny teknologi som gir PNT-overlegenhet. Et typisk trekk innen den ­tekno­logiske utviklingen i Forsvaret er at den ikke er drevet av militær teknologi, men av sivil teknologi som ­anvendes og tilpasses for bruk innen militære krigføringsområder. Dette er spesielt gjeldende innen PNT-fagfeltet der det foregår lite uavhengig ­militær forskning og utvikling sammenliknet med det som foregår på sivil side. Forsvaret må dermed være ­kontinuerlig oppdatert på utviklingen i sivil sektor for å kunne ta i bruk teknologi som øker kamp­kraften, noe som krever vedlikehold og videreutvikling av ­kompetanse på aktuelle fagfelt.

Veien videre

Spesielt har Luftforsvaret og Sjøforsvaret de siste årene satset sterkt på høyteknologiske enheter. Det vil si at det er færre enheter med høye krav til ­teknologi, for eksempel F-35, nye MPA og nye ubåter. Forsvaret har også en uttalt ambisjon i å utvikle seg mot en større grad av nettverksbasering. I et slikt ­perspektiv er ­korrekte og robuste PNT-tjenester ­særdeles viktig. ­Riktig posisjon og tid gjør at situasjons­bilde med tilhørende situasjonsforståelse blir mer korrekt.

Veien videre

Spesielt har Luftforsvaret og Sjøforsvaret de siste årene satset sterkt på høyteknologiske enheter. Det vil si at det er færre enheter med høye krav til ­teknologi, for eksempel F-35, nye MPA og nye ubåter. Forsvaret har også en uttalt ambisjon i å utvikle seg mot en større grad av nettverksbasering. I et slikt ­perspektiv er ­korrekte og robuste PNT-tjenester ­særdeles viktig. ­Riktig posisjon og tid gjør at situasjons­bilde med tilhørende situasjonsforståelse blir mer korrekt.

Som beskrevet over har Forsvaret i likhet med andre etater gjort seg avhengig av satellittbasert PNT. Forsvaret står imidlertid i en særstilling når det gjelder behov for sikker og robust PNT i krise og krig hvor nettopp denne tjenesten kan bli utfordret. Derfor må defensive navigasjonskrigføringstiltak prioriteres for å sikre PNT-informasjon i områder med jamming for å opprettholde egen kampkraft. Selv om det er gjort mye for å sikre PNT, er det stadig et behov å følge ­utviklingen i teknologi og moderniseringsprosesser slik at en hele tiden kan være i forkant. Kun slik kan vi sikre at de operative avdelingene ikke opplever ­unødvendig risiko og degradering av systemer.