Simovits

Alternativ för positionering och navigering

GPS navigering är ett välkänt begrepp, men GPS är bara ett av flera Global Navigation Satellite Systems (GNSS) system, och det finns fler tekniker för positionering och navigering under införande. På några års sikt kommer nya 5G tjänster förändra hur vi navigerar i städer och inomhus, men också förändra hur vi bygger företagsnätverk och hanterar säkerheten i dessa. Detta ställer också förändrade krav på integritet och har begränsningar som måste kunna förstås av den enskilda användaren.

I takt med störningar blir alltmer vanliga har alternativa metoder att navigera diskuterats och redan 2001 publicerades en utredning kring behov av alternativa lösningar. [1] Men de senaste årens tilltagande störningar har förstärkt behoven av kompletterande system. [2]

GNSS används idag för positionering, navigering och tidsangivelser. Flera av dessa funktioner är kritiska för vår infrastruktur. Det är också viktigt att förstå teknik, risker och användning inom en specifik organisation eller ett samhällssegment.

Det finns inget självklart alternativ till GNSS idag, men man söker dels komplement som kan fungera tillsammans med GNSS, dels alternativ som kan fungera i speciella miljöer.

Några av de alternativ som diskuteras är

I princip alla alternativ ovan bygger på mätningar av tidsdifferenser (multilateration) mellan sändare och mottagare med kända positioner. Ibland kallas detta också för ”triangulering”, men ofta mäts bara fördröjningar och inte vinklar.

Generellt används begreppet PNT för Positioning, Navigation och Timing som ett samlingsnamn för denna typ av tjänster. Det som driver utvecklingen är inte bara GPS störningar utan i lika hög grad utveckling av mer kompakta sensorer och önskan att integrera olika PNT källor, exempelvis chip som kan hantera både GNSS, A-PNT via Iridium och/eller eLoran och bygga in dessa i exempelvis en mobiltelefon eller navigeringsutrustning i ett fordon. En sammanställning från European Space Agency, ESA, visar en tänkt framtidsvision över olika system. [3]

Inom GNSS finns det flera system som GPS, Galileo och Glonass som kan användas parallellt. De flesta civila mottagare kan dock inte styra vilka system som ska användas. De olika systemen ger i princip en begränsad redundans, orsaken att de utvecklades fler system var främst en osäkerhet kring en enda nationell leverantör av denna typ av tjänster.

Utvecklingen går samtidigt långsamt i flera avseenden eftersom det tar tid att förnya infrastruktur och tid för nya lösningar att komma ut på marknaden och ersätta äldre system.

A-PNT via Iridium satelliter

Av dessa lösningar fungerar A-PNT på samma sätt som GPS och erbjuder både position, navigering och tid. A-PNT via Iridium satelliter är tillgänglig idag. Det finns färdiga mottagare att köpa och mindre mottagare är under utveckling. [4] Liksom många andra alternativ är tanken att kunna skapa en kombinerad mottagare för både GNSS (GPS) och A-PNT via Iridium.

Man får då en enhet som visar GPS koordinater, men internt väljer ut den bästa källan för dessa koordinater. Då Iridium satelliterna går i en mycket lägre bana än GPS satelliterna så är signalerna betydligt starkare. Det kan på sikt även vara möjligt att använda StarLink satelliter som ett alternativ även om denna tjänst för närvarande inte har anpassats för specifikt PNT tjänster.

5G positionering och navigering

5G nätverken blir stegvis bättre på positionering i takt med att fler funktioner tillförs varje ny 3GPP release. Förutom att det blir lättare att hitta nödställda så är avsikten att det ska gå att hitta utrustning i industriella miljöer (lager, sjukhus, industrier). [5,6,7]
Den stora fördelen jämfört med GNSS är att tekniken är avsedd att fungera även inomhus. För att förbättra precisionen kan det lokala 5G nätet kompletteras med extra utrustning eller basstationer.

Med 3GPP release 16 eller högre och funktionen PRS (Positioning Reference Signal) kan positionen för en 5G utrustning bestämmas med en precision på mindre än en meter även inomhus. Funktionen förefaller inte vara använd av applikationer ännu, men för en ny iPhone så går det redan nu att slå av ”Precise Location” under Location Services.

Enskilda studier visar på möjligheterna för inomhus positionering. Av intresse är att systemen ska klara ett stort antal enheter (komponenter som ska kunna spåras) och klara av besvärliga miljöer (radiovågor som studsar, maskiner som kan påverka). Av dessa orsaker används AI/ML även i dessa sammanhang. [8]

Traditionell inomhusnavigering (flygplatser, köpcentrum, museer) går normalt att ordna på enklare sätt, tex genom en app eller en web app som kan söka efter lokala wifi noder eller Bluetooth sändare. Men dessa tekniker fungerar inte då man exempelvis söker efter utrustning.

I moderna organisationer kan 5G komma att ersätta WiFi. Laptops och surfplattor kommer med 5G modem och kopplingen till nätverket blir likformigt vid arbete på plats eller hemifrån. På arbetsplatsen kan en lokal basstation sättas upp för att hantera positioner lokalt. För lagerhantering kan passiv IoT teknik komma att ersätta RFID med ökad prestanda och längre identifieringsavstånd.

För generell navigering är det en brist att 5G nätverken inte är utbyggda överallt och olämpliga för flyg och fartygstrafik som passerar stora ytor. Däremot ska 5G positionering i stort fungera överallt där det finns 5G täckning och navigering blir lättare i storstäder eller inomhus där man inte hamnar i GPS skugga.

eLoran för fartygstrafik och generellt GPS komplement

För sjöfart kan på samma sätt navigering ske via eLoran. Det äldre Loran-C avvecklades till förmån för GNSS navigering, men i takt med GPS störningar blivit mer frekventa så framstår eLoran som ett framtida alternativ. Avvecklingen av Loran-C skedde runt 2010 i USA och runt 2015 i Europa. Men utvecklingen av GPS störningar i bland annat Östersjön, Mellanöstern och Asien samt attacker med även GPS spoofing har gjort att man nu ser sig om efter ett komplement.

En trolig framtida lösning är i så fall en kombinerad GNSS och eLoran mottagare. En sådan skulle kunna användas av flera typer av fordon, både fartyg, vägfordon, drönare och flygplan. eLoran kan också erbjuda korrekt tid med hög precision, Stratum 1 likt GPS, och kan vara ett komplement till GPS även i detta avseende. [9,10,11]

Europeiska rymdmyndigheten ESA har ett antal projekt för att hitta komplement till GPS och eLoran är ett av de projekt som studeras. [3] eLoran är också att betrakta som ett system av nationella tjänster då varje land har sina egna landbaserade master som ligger närmast. [12] Särskilt UK driver denna utveckling med tanke på fartygstrafiken kring Engelska kanalen.

Multilateration för ADS-B signalering för flyg

För flygtrafik kan GPS störningar kompenseras med olika metoder, tex mer flygfyrar, navigeringssystem kring flygplatser och kontroll av positionering gentemot ADS-B data som skickas av enskilda flygplan och kan spåras av satelliter. Eftersom flyg idag använder ADS-B för att kommunicera tekniska data, inklusive GPS-position så kan systemet reagera om den översända positionen inte stämmer med den uppskattade position från satellitmottagningen. [13,14]

För flygtrafik är separationen i höjdled mest kritisk och hanteras genom mätning av lufttryck. Över en viss höjd används ett standard lufttryck vilket gör att den faktiska flyghöjden varierar med vädret, men ändå likformigt för all trafik inom ett visst område. GNSS används för att hålla sig inom rätt korridor som kan vara flera kilometer breda.

Ett alternativ är att bygga ut ett antal markbaserade ADS-B mottagare i ett besvärligt område, tex kring en flygplats, som ett alternativ till att placera ut en radarstation. [15] En nackdel med ADS-B är att allt flyg inte har ADS-B påslagen, men med primärradar kan man fånga även flygplan som inte vill synas.

Magnetisk navigering

Ett alternativ är magnetisk navigering som mäter lokala variationer som beror på jordskorpans sammansättning. Men eftersom tekniken kräver avancerade sensorer och AI för att tolka mätningarna kan det var intressant att bedöma både teknikens användbarhet och vilka redan existerande alternativ som kan användas.

Varför ser man då magnetisk navigering som ett nytt alternativ? Denna teknik erbjuder ett oberoende av yttre infrastruktur och är nära nog omöjlig att störa utifrån. Samtidigt är tekniken svår att implementera med behov av omfattande kartmaterial, känsliga mottagare och en noggrann avskärmning av störningar inifrån den egna farkosten.

Mätningar av lokala variationer av jordens magnetfält har gjorts under en längre tid. Den vanligaste orsaken är att man letar efter platser där det kan finnas mineraltillgångar eller oljefyndigheter. Möjligheten att använda avvikelser i jordens magnetfält beskrivs avhandlingen Absolute Positioning Using the Earth’s Magnetic Anomaly Field, 2016 [16].

Magnetisk navigering är tekniskt intressant eftersom den enbart mäter avvikelser i jordytans magnetism (förekomst av mineralen magnetit) och dessa avvikelser är relativt små i förhållande till det totala jordmagnetiska fältet. Samtidigt är avvikelserna relativt beständiga i förhållande till variationer i det totala jordmagnetiska fältet (rörelser i jordens inre) och rymdväder (mer kortvariga ändringar).

Man kan inte använda denna typ av navigering för att fastställa en startposition, men under förutsättning att riktning och hastighet är någorlunda väl kända kan man efter ett tag avgöra var man befinner sig och vart man är på väg. I praktiken måste alltid startpositionen hållas känd och navigeringen kompletteras med exempelvis tröghetsnavigering.

I dagsläget framstår det som att enbart militära system kan vilja använda magnetisk navigering och då särskilt för undervattensnavigering där GPS aldrig varit aktuellt.

Eftersom det är fråga om magnetisk navigering så får man traditionell kompassriktning och fältets lutning mot jordytan, som ger en grov uppskattning av latituden. När man bygger upp kartor med magnetiska anomalier [17, 18] så används GPS för att avgöra var mätvärdet noterats,

Muometrisk mätning

Denna typ av positionering är tänkt att användas i gruvor eller djupa grottor. På ytan har man ett par stationer som fångar upp utbrott av kosmisk strålning och så mäts samma utbrott under jord för att ta fram tidsskillnaderna. [19] Man kan alltså inte skapa dessa utbrott på egen hand utan måste förlita sig på att de uppstår naturligt. Däremot måste man sända information om varje utbrott till mottagaren under mark och på så sätt beräkna tidsdifferensen i efterhand.

Slutsatser

Denna genomgång initierades av behovet av säkrare navigering och komplement till GNSS, antingen i form satelliter i lägre banor eller landbaserade master. Det visade sig samtidigt att utvecklingen av 5G med stöd för positionering både inomhus och utomhus är en minst lika viktig teknikutveckling. Introduktionen av storskalig 5G positionering kommer också att kräva att mer hänsyn tas till både nya risker och integritetsfrågor. [20] Vi är i stort sett anonyma för de satelliter som ger oss en position, men vi är i direkt kontakt med de 5G master som kan bestämma vår position.

Referenser

[1] Vulnerability assessment of the transportation infrastructure relying on global positioning system, NTSC, August 29, 2001
https://rntfnd.org/wp-content/uploads/Vople_vulnerability_assess_2001.pdf

[2] GPSJAM Daily maps of GPS interference
http://gpsjam.org

[3] PNT Vision 2035, European Space Agency
https://navisp.esa.int/uploads/files/documents/NAVAC%20White%20Paper%20May%202024.pdf

[4] Iridium® PNT ASIC Preliminary Fact Sheet
https://www.iridium.com/sites/default/files/2025-11/Iridium%20PNT%20ASIC_Fact%20Sheet_102425.pdf

[5] A tutorial on 5G Positioning, IEEE, June 2025
https://research.chalmers.se/publication/542739/file/542739_Fulltext.pdf

[6] White Paper Introduction to 5G Positioning Technologies
https://dl.cdn-anritsu.com/zh-tw/test-measurement/files/Brochures-Datasheets-Catalogs/White-Paper/5g-positioning-er1100.pdf

[7] 5G’s Killer App Has Arrived: Highly Accurate Location without GPS
https://zainartech.com/news/5g-killer-app

[8] Development of AI/ML Methods for Advanced Device Localization in Beyond 5G Systems, LU, 2023
https://lup.lub.lu.se/luur/download?func=downloadFile&recordOId=9134603&fileOId=9134605

[9] Feasibility Study of R-Mode combining MF DGNSS, AIS, and eLoran Transmissions
https://www.iala.int/content/uploads/2016/08/accseas_r_mode_feasibility_study_combined_dgnss_ais_and_eloran.pdf

[10] eLoran System Definition and Signal Specification Tutorial
https://www.ursanav.com/wp-content/uploads/UrsaNav-ILA-40-eLoran-Signal-Specification-Tutorial.pdf

[11] Enhancing Coastal Air Navigation: eLoran 3D Positioning and Cycle Slip Mitigation
https://www.researchgate.net/publication/382017928_Enhancing_Coastal_Air_Navigation_eLoran_3D_Positioning_and_Cycle_Slip_Mitigation

[12] eLoran Initial Operational Capability in the United Kingdom – First results, January 2015
https://rntfnd.org/wp-content/uploads/2015-ION-ITM-Offermans-eLoran-IOC-in-UK-final-4Feb.pdf

[13] Independent estimation of aircraft positions using space-based ADS-B data for GNSS anomaly identification and investigation. April 2025
https://aireon.com/wp-content/uploads/2025/04/Aireon-White-Paper-Independent-Estimation-of-Aircraft-Positions-1.pdf

[14] Satellite wide area multilateration solution, applications, and benefits, Aireon, April 2025
https://aireon.com/wp-content/uploads/2025/05/Aireon-White-Paper-Satellite-Wide-Area-Multilateration.pdf

[15] Wide Area Multilateration for Alternate Position, Navigation, and Timing (APNT), FAA
https://www.faa.gov/sites/faa.gov/files/about/office_org/headquarters_offices/ato/WAM_WhitePaperFINAL_MITRE_v2.pdf

[16] Absolute positioning using the earth’s magnetic anomaly field, Aaron J. Canciani, Capt, USAF
https://apps.dtic.mil/sti/tr/pdf/AD1017870.pdf

[17] SGU Infoblad 2017 magnetisk anomali
https://resource.sgu.se/dokument/om-sgu/kartläggning/geofysik/eng/geofysiken_infoblad_2017_magnetisk-anomali-eng.pdf

[18] SGU Magnetfältkarta Sverige
https://apps.sgu.se/kartvisare/kartvisare-magnetfalt.html

[19] Wireless muometric navigation System, University of Tokyo, 2022
https://www.researchgate.net/journal/Scientific-Reports-2045-2322/publication/361354983_Wireless_muometric_navigation_system/links/62abf292e1193368baa356c0/Wireless-muometric-navigation-system.pdf

[20] Securing 5G positioning and its services with privacy preservation, Shushu Liu, 2022
https://aaltodoc.aalto.fi/server/api/core/bitstreams/06c8737f-9989-41bb-aefd-c9fb7944a426/content

Publicerat 2026-04-29 Skrivet av Tomas Forsberg