CO-GPS: Sparsameres GPS durch Daten aus der Cloud

Cleo - unter diesem Codenamen haben Forscher von Microsoft Research Hard- und Software für GPS-Daten entwickelt. Da die Rechenarbeit ausgelagert wird, soll ein GPS-Sensor eineinhalb Jahre mit zwei Mignonbatterien durchhalten.

Artikel veröffentlicht am 10. Dezember 2012, 12:02 Uhr, Nico Ernst

Die Testplattform Cleo für CO-GPS (Bild: Microsoft Research)

Viele Smartphone-Besitzer kennen das Problem: Wenn der GPS-Sensor zum Aufzeichnen von Daten beim Sport oder für die Navigation im Auto genutzt wird, ist der Akku nach wenigen Stunden leer. Das muss nicht so bleiben, wenn es nach Forschern von Microsoft Research geht, die zusammen mit Wissenschaftlern aus China und Brasilien ein neues Konzept (PDF) vorgestellt haben.

Dass GPS-Sensoren so viel Strom benötigen, liegt nämlich nicht nur an der Funktechnik selbst. Kern der hohen Leistungsaufnahme sind die komplexen Berechnungen, die bei klassischer Herangehensweise nötig sind. Wenn sich ein System nur auf die Daten verlässt, die von den Satelliten gesendet werden, vergehen schon bei der ersten Feststellung einer Position rund 30 Sekunden. Währenddessen muss nicht nur der GPS-Empfänger eingeschaltet sein, der Prozessor eines mobilen Geräts hat dabei auch Schwerarbeit zu leisten.

Das lässt sich zwar durch A-GPS mildern, auf das die meisten mobilen Geräte und insbesondere Smartphones setzen. Datenbanken von Mobilfunknetzen und WLANs werden dabei zur Positionsbestimmung herangezogen, was vor allem bei der ersten Ortung hilft. Bei fortwährender Benutzung sind aber doch wieder die GPS-Informationen gefragt, deren Auswertung viel Rechenleistung und damit Energie benötigt.

Öffentliche Daten nutzen, statt selbst zu rechnen

Diese Berechnungen sind für viele Anwendungen aber gar nicht unbedingt nötig, wenn das neue Verfahren des Cloud-Offloaded GPS (CO-GPS) zum Einsatz kommt. Dabei wird nur ein kleiner Teil der Rohdaten der Satellitensignale aufgezeichnet. Die sich daraus ergebende Position berechnet das Gerät dann nicht selbst, sondern verlässt sich auf Daten der National Geospatial-Intelligence Agency (NGA), die unter anderem das US-Verteidigungsministerium mit Geodaten versorgt. Anhand der vom lokalen Empfänger aufgezeichneten Daten lässt sich mit den NGA-Informationen über das Internet ein Abgleich vornehmen.

Da die von der NGA gespeicherten Daten aber nicht den Echtzeitpositionen des mobilen Geräts entsprechen, sind sie nicht so genau wie eine lokale Auswertung der GPS-Signale. Für schnelle Fahrzeuge etwa reicht die Präzision nicht aus. Bei anderen Anwendungen wie der Fußgängernavigation oder der Aufzeichnung von sportlichen Aktivitäten soll die Ortung aber genau genug sein.

Um zu zeigen, wie lang die Laufzeiten mit der neuen Technik sein können, haben die Forscher eine Testplattform namens Cleo (Cultivating the Long tail in Environmental Observations) gebaut. Sie besteht aus Standardbausteinen und einer Dünnfilmbatterie. Nach Messungen an dem Gerät ist die Leistungsaufnahme so gering, dass zwei Mignonbatterien (AA) ausreichen sollen, um eineinhalb Jahre lang GPS-Daten aufzuzeichnen, wenn in jeder Sekunde eine Messung vorgenommen wird.