Aikahypyn syy vahvistui: US Air Force lähetti vääriä tietoja GPS-satelliitteihin

 

Tiistaina 26.01.2016 Metsähovissa havaitun GPS-aikahypyn syyksi on vahvistunut se, että osa GPS-satelliiteista lähetti virheellisiä UTC-ajan säätöparametreja GPS-vastaanottimiin.  Virallisessa lehdistötiedotteessaan:

http://www.navcen.uscg.gov/pdf/gps/AirForceOfficialPressRelease.pdf

GPS-järjestelmän ohjauskeskus (Master Control Station, MCS) US Air Force 2nd Space Operations Squadron Schriever Air Force -tukikohdassa Coloradossa kertoo, että väärät parametrit ladattiin satelliitteihin, jotka lähettävät ns. ”legacy L-band”-signaalia.  Tätä taajuudella 1575.42 MHz lähetettävää signaalia kutsutaan tavallisimmin ”L1 C/A”-signaaliksi, ja se muodostaa edelleenkin GPS:n siviilikäytön perustan, johon yleiset navigointi- ja aikasovellukset perustuvat.

Mielenkiintoiseksi virheen kuvauksen tekee se, että Metsähovin ja muiden asemien tekemien maailmanlaajuisten mittausten perusteella kuitenkin vain osa satelliiteista on lähettänyt virheellistä UTC-aikakorjaustietoa. GPS-järjestelmäkuvauksen mukaan kaikki satelliitit pystyvät lähettämään ja lähettävätkin tuota perinteistä ”L1 C/A”-signaalivirtaa.  Jos kaikkien satelliittien ”L1 C/A”-signaalissa olisi ollut 13 mikrosekuntia virheellinen aikakorjaustieto, miksi Metsähovin neljästä GPS-vastaanottimesta vain kolme ”harhautui”, ja nekin erillisinä vaihtelevina aikajaksoina tuon häiriön 12 tunnin kokonaiskeston aikana?

Luultavampaa on, että virheellinen 13 mikrosekunnin korjaustieto päätyi tosiasiassa vain osaan satelliiteista, ehkäpä vanhimpiin.  Tätä tukisi se, että häiriötilanne alkoi noin kaksi tuntia sen jälkeen, kun ohjauskeskus oli (mielestään onnistuneesti) poistanut käytöstä (”decommissioned”) vikaantuneen ja satelliittiparven vanhimman, yli 25-vuotiaan PRN32/SVN23-satelliitin.  Tämän operaation jälkeen satelliitteihin on hyvin todennäköisesti haluttu ladata tarkennettuja uusia parametreja ja tässä yhteydessä (satelliittikonstellaation muuttuessa) parametrivirheiden todennäköisyys on toki suurempi.

Tällaista skenaariota tukee myös tapahtumien aikajana: PRN32/SVN23 poistettiin käytöstä maanantaina 25.01.2016 klo 22:00 UTC-aikaa, mikä on GPS-ohjauskeskuksen sijaintipaikan Coloradon paikallisajassa kello 15:00 iltapäivällä, päivävuoron työpäivän loppuessa parin tunnin sisällä. Muuttuneiden satelliittiparametrien lataaminen tehtiin melko varmasti ”päivän päätteeksi” ennen kotiin lähtöä—ensimmäinen aikavirhe havaittiin Metsähovissa hieman kello 00:00 UTC jälkeen eli juurikin amerikkalaisen työpäivän päättymisaikaan kello 17.  Tässä vaiheessa kello Euroopassa on 01:00 aamuyöllä ja Suomessa 02:00.

GPS-ajan 13 mikrosekunnin virhe ei ehkä kuulosta suurelta, mutta se oli riittävästi pimentämään Iso-Britannian yleisradioyhtiön BBC:n digitaaliset DAB-radiolähetykset:

http://www.bbc.com//news/technology-35463347

Myös useat GPS-kellonaikaa hyväksikäyttäviin laitteisiin ja järjestelmiin erikoistuneet yritykset raportoivat ”kaaoksesta”, kun asiakkailta tulvi tukipyyntöjä GPS-laitteiden hälyttäessä aikavirheistä.

http://www.bbc.com/news/technology-35491962

Brittiläinen Chronos Technology Ltd ja saksalainen Meinberg GmbH olivat ensimmäisten joukossa kertomassa häiriöstä julkisesti ja Meinberg ehti ensimmäisenä esittämään tarkaksi osoittautuneen kuvauksen häiriön mekanismista:

https://www.meinbergglobal.com/english/news/global-gps-time-anomaly-on-tue-jan-26th.htm

Vaikka virallinen lehdistötiedote ”anomaliasta” lähetettiinkin jo noin 14 tunnin kuluttua ongelman ”virallisesta” ratkaisuhetkestä (kello 13:10 UTC) eli myöhään iltakahdeksalta Coloradon aikaa (kello 01:13 UTC torstaina 28.01.2016), se lähetettiin tuolloin ainoastaan Civil Global Positioning System Service Interface Committee (CGSIC) -yhteisöön liittyneille jäsenille ja vain heille suunnatulla sähköpostilistalla. Lehdistötiedotteen ilmestymistä virallisten GPS-sivustojen uutisiin (http://www.gps.gov/, http://www.navcen.uscg.gov/) saatiin odotella viikonlopun yli, seuraavan viikon maanantaihin ja tiistaihin asti.

Posted by Ari

This entry was posted in Uncategorized. Bookmark the permalink.

2 Responses to Aikahypyn syy vahvistui: US Air Force lähetti vääriä tietoja GPS-satelliitteihin

  1. Vuokko says:

    > aikavirhe havaittiin Metsähovissa hieman kello 00:00 UTC jälkeen eli juurikin amerikkalaisen työpäivän
    > päättymisaikaan kello 17.

    -07:00 eli mountain time zone.

    > Tässä vaiheessa kello Euroopassa on 02:00 aamuyöllä ja Suomessa 03:00.

    En tiedä, onko Aalto yliopisto Somessa, mutta 00:00 UTC on TTY:llä kello 02:00

  2. Ari says:

    Hups, lipsahtipa kesäajan mukainen paikallisaika, korjataan artikkeliin –> ”…Euroopassa on 01:00 aamuyöllä ja Suomessa 02:00.”