211service.com
Een remedie voor stedelijke GPS: een 3D-antenne
Een nieuw antenneontwerp dat wordt getest door de Amerikaanse luchtmacht, zou GPS aanzienlijk betrouwbaarder kunnen maken en in staat stellen te functioneren in dichtbevolkte stedelijke gebieden waar de GPS-nauwkeurigheid zwak is. In sommige gevallen kan de technologie zelfs binnenshuis werken.
Ronde ontvanger: Deze antenne ter grootte van een voetbal kan nauwkeurigere GPS-metingen mogelijk maken door onderscheid te maken tussen signalen die rechtstreeks afkomstig zijn van een positioneringssatelliet en signalen die van gebouwen zijn teruggekaatst.
Goede GPS-metingen zijn in steden moeilijk te verkrijgen vanwege het multipath-fenomeen: signalen van positioneringssatellieten kaatsen terug op gebouwen en andere constructies. Dat verwart GPS-ontvangers, die hun locatie berekenen door precies te weten hoe lang het duurde voordat signalen van bovengrondse satellieten arriveerden.
Een signaal dat is teruggekaatst, heeft meer tijd nodig om aan te komen dan wanneer het rechtstreeks was gereisd, waardoor de wiskunde van een ontvanger vertroebeld werd en locatiemetingen tientallen of honderden meters werden weggestuurd. Smartphones en GPS-apparaten in de auto moeten vaak hun ware locatie bepalen door kaarten te analyseren en in de loop van de tijd een reeks metingen te krijgen.
De Luchtmacht Instituut voor Technologie probeert dat probleem nu aan te pakken met een antenne die multipath GPS-signalen kan herkennen en negeren. Het project bouwt voort op een ontwerp bedacht door verhuurd , een bedrijf gevestigd in Canberra, Australië. Het instituut test het proof-of-concept-prototype van het bedrijf ter grootte van een voetbal en is van plan het aan te passen in versies die kunnen passen bij het frame van een Humvee of vliegtuig, of in helmen worden ingebouwd.
Terwijl het Amerikaanse leger vliegtuigen en andere voertuigen probeert te automatiseren, moet het op GPS vertrouwen om te weten waar ze zich bevinden. Nunzio Gambale, medeoprichter en CEO van Locata, zegt dat wat de luchtmacht ontwikkelt een goede kans heeft om door te sijpelen naar burgers, aangezien de meeste GPS-technologie in smartphones en navigatiehulpmiddelen afkomstig is van het leger.
De eisen van het leger komen nu overeen met de eisen van Apple en Google, zegt hij. Iedereen wil deze locatie-tracking-apparaten binnenshuis en in stedelijke gebieden gebruiken waar mensen zeggen dat GPS nooit zal werken.
De antenne van Locata heeft veel verschillende elementen die afzonderlijk kunnen worden geactiveerd. In het huidige prototype zijn er 80 van dergelijke elementen rond een bol gepositioneerd. Door elk element afzonderlijk gedurende ongeveer een milliseconde in te schakelen, kan een ontvanger niet alleen de sterkte maar ook de richting van binnenkomende signalen waarnemen, door te vergelijken wat wordt gedetecteerd door de elementen op verschillende delen van de antenne.
Dat maakt het mogelijk om GPS-signalen te negeren die zijn teruggekaatst in het voordeel van zuivere signalen die rechtstreeks van een satelliet komen. Het is alsof de oogkleppen loskomen, zegt Gambale. Hij is van mening dat het nieuwe antenne-ontwerp in sommige omstandigheden zelfs GPS-metingen binnenshuis mogelijk zou kunnen maken, waar multipath-effecten extreem sterk zijn en de signalen van positioneringssatellieten extreem zwak zijn.
Het bouwen van antennes uit meerdere elementen is geen nieuw idee. Maar bij dergelijke ontwerpen werd elk element traditioneel bestuurd door zijn eigen radio, waardoor verschillende elementen met elkaar in wisselwerking stonden op manieren die complexe aanvullende verwerking vereisten om op te schonen. In het ontwerp van Locata zijn alle elementen verbonden met een enkele radio. De reeks signalen die het van verschillende antenne-elementen produceert, kan relatief eenvoudig worden verwerkt.
Todd Humphreys , een professor aan het geopositioneringslab van de Universiteit van Texas, zegt dat het ontwerp van Locata veelbelovend is omdat het zoveel goedkoper kan zijn dan eerdere pogingen om het multipath-probleem aan te pakken. Hij waarschuwt echter dat deze benadering van antenneontwerp een grote ontvanger vereist, dus voorlopig zal het alleen praktisch zijn in militaire toepassingen.
Locata laat het aan de luchtmacht over om uit te zoeken hoe praktisch de 3D-antenne kan zijn. Gambale zegt dat zijn bedrijf zich in plaats daarvan richt op het gebruik van de technologie om een concurrerende technologie te verbeteren voor GPS: een systeem van locatiebakens op de grond waarmee locatiemetingen tot op centimeters kunnen worden gemeten (zie Ultrafijne locatiecorrecties). Vorig jaar heeft de Amerikaanse luchtmacht een Locata-systeem in gebruik genomen voor de White Sands Missile Range in New Mexico. Locata werkt ook aan de verkoop van systemen aan bedrijven die mijnen en magazijnen exploiteren.