En kur mod urban GPS: en 3D-antenne

Et nyt antennedesign, der testes af det amerikanske luftvåben, kan gøre GPS betydeligt mere pålidelig og i stand til at fungere i tætte byområder, hvor GPS-nøjagtigheden er svag. Det kan endda tillade teknologien at arbejde indendørs i nogle tilfælde.

Rund modtager: Denne antenne i fodboldstørrelse kan tillade mere nøjagtige GPS-aflæsninger ved at skelne signaler, der er kommet direkte fra en positioneringssatellit, fra dem, der er hoppet af bygninger.

Gode ​​GPS-aflæsninger er svære at få i byer på grund af multipath-fænomenet: Signaler fra positioneringssatellitter preller af bygninger og andre strukturer. Det forvirrer GPS-modtagere, som beregner deres placering ved at vide præcis, hvor lang tid det tog for signaler at ankomme fra satellitter ovenover.

Et signal, der er studset, tager længere tid at nå frem, end det ville have gjort, hvis det havde rejst direkte, hvilket gør en modtagers regnestykke sløret og sender placeringsaflæsninger af med titusinder eller hundredvis af meter. Smartphones og GPS-enheder i bilen skal ofte beregne deres sande placering ved at analysere kort og ved at få en række aflæsninger over tid.

Det Air Force Institute of Technology forsøger nu at tackle det problem med en antenne, der er i stand til at genkende og ignorere multipath GPS-signaler. Projektet bygger på et design opfundet af Udlejet , en virksomhed baseret i Canberra, Australien. Instituttet tester virksomhedens proof-of-concept-prototype i fodboldstørrelse og planlægger at tilpasse den til versioner, der kan passe til rammen af ​​en Humvee eller et fly, eller være indbygget i hjelme.

Da det amerikanske militær forsøger at automatisere fly og andre køretøjer, må det stole på GPS for at vide, hvor de er. Nunzio Gambale, medstifter og administrerende direktør for Locata, siger, at det, som luftvåbnet udvikler, har en god chance for at sive ned til civile, da det meste af GPS-teknologien i smartphones og navigationshjælpemidler stammer fra militæret.

Militærets krav er nu i overensstemmelse med kravene fra Apple og Google, siger han. Alle ønsker at bruge disse placeringssporingsenheder indendørs og i byområder, hvor folk siger, at GPS aldrig vil fungere.

Locatas antenne har mange forskellige elementer, der kan aktiveres individuelt. I den nuværende prototype er der 80 sådanne elementer placeret rundt om en kugle. Tænd for hvert element individuelt i cirka et millisekund gør det muligt for en modtager at fornemme ikke kun styrken, men også retningen af ​​indgående signaler, ved at sammenligne, hvad der detekteres af elementerne på forskellige dele af antennen.

Det gør det muligt at ignorere GPS-signaler, der har hoppet til fordel for rene, der kommer direkte fra en satellit. Det er ligesom skyklapperne, der går af, siger Gambale. Han mener, at det nye antennedesign under nogle omstændigheder endda kunne tillade GPS-aflæsninger indendørs, hvor multipath-effekter er ekstremt stærke, og signalerne fra positionssatellitter er ekstremt svage.

At konstruere antenner fra flere elementer er ikke en ny idé. Men sådanne designs havde traditionelt hvert element styret af sin egen radio, hvilket fik forskellige elementer til at interagere med hinanden på måder, der krævede kompleks yderligere behandling for at rydde op. I Locatas design forbindes alle elementer til en enkelt radio. Sekvensen af ​​signaler, den producerer fra forskellige antenneelementer, kan behandles relativt let.

Todd Humphreys , en professor ved University of Texas geopositioneringslaboratorium, siger, at Locatas design viser lovende, fordi det kan være så meget billigere end tidligere forsøg på at løse multipath-problemet. Han advarer dog om, at denne tilgang til antennedesign kræver en stor modtager, så indtil videre vil det kun være praktisk i militære applikationer.

Locata overlader det til luftvåbnet at finde ud af, hvor praktisk 3D-antennen kan være. Gambale siger, at hans virksomhed i stedet er fokuseret på at bruge teknologien til at forbedre en konkurrerende teknologi til GPS: et system af jordbaserede positionsbeacons, der tillader lokationsaflæsninger inden for centimeter (se Ultra-Fine Location Fixes). Sidste år bestilte det amerikanske luftvåben et Locata-system til White Sands Missile Range i New Mexico. Locata arbejder også på at sælge systemer til virksomheder, der driver miner og lagre.

skjule