Forscher in den Niederlanden haben eine bodengestützte Alternative zu globalen Satellitennavigationssystemen (GNSSs) geschaffen – und behaupten, dass sie eine weitaus höhere Positions- und Zeitmessungsgenauigkeit in unübersichtlichen städtischen Umgebungen bieten könnten. Das SuperGPS-System des Teams verwendet ein Atomuhr-Zeitsignal, das mithilfe vorhandener optischer und Mikrowellen-Telekommunikationstechnologien verteilt wird. Das Team besteht aus Forschern der Freien Universität Amsterdam, der Technischen Universität Delft und der Firma VSL.
Ein GNSS wie GPS besteht aus einer „Konstellation“ von Satelliten, die Signale an Geräte am Boden wie Mobiltelefone senden. Die Signale teilen dem Gerät mit, wo sich die Satelliten befinden und wie lange es gedauert hat, bis die Signale das Gerät erreicht haben. Das Gerät verwendet diese Informationen, um seinen Standort zu berechnen. Eine hohe Genauigkeit wird erreicht, indem jeder Satellit eine Atomuhr an Bord hat.
Damit ein GNSS funktioniert, muss das Gerät am Boden jedoch in der Lage sein, Signale von mindestens vier Satelliten zu empfangen, was schwierig sein kann, wenn sich der Benutzer in Innenräumen oder umgeben von hohen Gebäuden befindet. Darüber hinaus können Signalreflexionen von Gebäuden die Genauigkeit eines GNSS beeinträchtigen. Dies ist nicht nur ein Problem für Navigationssysteme; GNSS-Zeitsignale werden verwendet, um Telekommunikationsnetzwerke und andere Systeme zu synchronisieren.
Verteiltes Signal
Angesichts dieser Probleme Christian Tiberius und Kollegen entwickelten SuperGPS als bodengestützte Alternative zu GNSS. Wie ein GNSS-Satellit verwendet SuperGPS ein Zeitsignal von einer Atomuhr. Dieses Signal wird über Glasfaser an Basisstationen verteilt. Die Basisstationen senden dann die Zeitsignale unter Verwendung eines Mikrowellensignals mit hoher Bandbreite an Benutzergeräte. Eine hohe Bandbreite ermöglicht es dem System, Signale auszusondern, die von Gebäuden reflektiert werden. Da Mikrowellenbandbreite knapp ist, werden dazu mehrere einzelne Signale mit niedriger Bandbreite verwendet, um eine virtuelle hohe Bandbreite zu erzeugen, die etwa achtmal breiter ist als ein GNSS-Signal. Darüber hinaus sind die von SuperGPS verwendeten Signale mit der bestehenden Mobiltelefontechnologie kompatibel.
Um ihr Design zu testen, installierte das Team sechs Basisstationen auf einer Fläche von 660 m2 auf dem Delfter Campus. Sie fanden heraus, dass ihr System eine Genauigkeit in der Größenordnung von 10 cm erreichen konnte, was besser ist als die, die von GNSSs in vielen städtischen Umgebungen erreicht wird.
Das Team sagt, dass SuperGPS einer Reihe von Anwendungen zugute kommen könnte, darunter automatisierte Fahrzeuge, Quantenkommunikation und mobile Kommunikationssysteme der nächsten Generation. Das System könnte auch als wichtiges Backup für bestehende GNSSs verwendet werden und könnte die Grundlage für nationale Zeitmessnetze bilden.
Die Forschung ist beschrieben in Natur.
Die Post Bodengestützte Alternative zu GPS erreicht eine Genauigkeit von 10 cm erschien zuerst auf Physik-Welt.
