Forskare i Nederländerna har skapat ett markbaserat alternativ till globala satellitnavigeringssystem (GNSS) – och hävdar att det skulle kunna erbjuda en mycket större positionerings- och tidtagningsnoggrannhet i röriga stadsmiljöer. Teamets SuperGPS-system använder en atomklockas tidssignal som distribueras med hjälp av befintlig optisk och mikrovågsteknik för telekommunikation. I teamet ingår forskare från Free University of Amsterdam, Delft University of Technology och företaget VSL.
En GNSS som GPS består av en "konstellation" av satelliter som sänder signaler till enheter på marken som mobiltelefoner. Signalerna berättar för enheten var satelliterna är och hur lång tid det tog för signalerna att nå enheten. Enheten använder denna information för att beräkna sin plats. Hög noggrannhet uppnås genom att ha en atomklocka ombord på varje satellit.
Men för att en GNSS ska fungera måste enheten på marken kunna ta emot signaler från minst fyra satelliter, vilket kan vara svårt när användaren är inomhus eller omgiven av höga byggnader. Dessutom kan signalreflektioner från byggnader försämra noggrannheten hos en GNSS. Detta är inte bara ett bekymmer för navigationssystem; GNSS-tidssignaler används för att synkronisera telekommunikationsnät och andra system.
Distribuerad signal
Med dessa problem i åtanke, Christian Tiberius och kollegor skapade SuperGPS som ett markbaserat alternativ till GNSS. Precis som en GNSS-satellit använder SuperGPS en tidssignal från en atomklocka. Denna signal distribueras till basstationer med hjälp av fiberoptik. Basstationerna sänder sedan tidssignalerna till användarenheter med hjälp av en mikrovågssignal med hög bandbredd. Hög bandbredd gör det möjligt för systemet att sålla bort signaler som reflekteras från byggnader. Eftersom mikrovågsbandbredd är en bristvara, görs detta med hjälp av flera individuella lågbandbreddssignaler för att skapa en virtuell hög bandbredd som är ungefär åtta gånger bredare än en GNSS-signal. Dessutom är signalerna som används av SuperGPS kompatibla med befintlig mobiltelefonteknik.
För att testa sin design installerade teamet sex basstationer över en yta på 660 m2 på campus i Delft. De fann att deras system kunde uppnå en noggrannhet i storleksordningen 10 cm, vilket är bättre än det som uppnås med GNSS i många stadsmiljöer.
Teamet säger att SuperGPS kan gynna en rad applikationer inklusive automatiserade fordon, kvantkommunikation och nästa generations mobila kommunikationssystem. Systemet skulle också kunna användas som en viktig backup till befintliga GNSS:er och kan utgöra grunden för nationella tidsnätverk.
Forskningen beskrivs i Natur.
Posten Markbaserat alternativ till GPS uppnår 10 cm noggrannhet visades först på Fysikvärlden.
