GPS: Zentimetergenaue Navigation in Häuserschluchten ermöglicht
Eigentlich erlaubt satellitengestützte Navigation die Positionsbestimmung auf wenige Zentimeter genau. In Städten ist das aufgrund von Reflexionen an Beton- und Glasfassaden sowie der schlechteren Sichtbarkeit für mehrere Navigationssatelliten gleichzeitig kaum realisierbar.
Ein Forschungsteam der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens (NTNU)(öffnet im neuen Fenster) erreicht diese Präzision durch die Kombination mehrerer Korrekturmechanismen dennoch. Dafür wurden keine aufwendigen oder teuren Zusatzdienste in Anspruch genommen, sondern vorhandene, kostenlos verfügbare Daten in eigene Algorithmen eingearbeitet. Die Studie dazu wurde frei zugänglich im Journal of Spatial Science(öffnet im neuen Fenster) veröffentlicht.
GPS funktioniert nicht mehr
Weil es vor allem in Städten auf eine möglichst exakte Standorterfassung ankommt, musste die Art, wie die Kommunikation mit den Satelliten stattfindet, geändert werden. Im Normalfall reichen vier Satelliten, die in einem winzigen Datenpaket ihre Position und die exakte Zeit dazu übermitteln. Daraus lässt sich dann die Position unmittelbar berechnen.
Ist das Signal aber zwischendurch an Häuserfronten reflektiert worden, stimmen einzelne Entfernungen nicht. Die Position wird dann falsch berechnet und man befindet sich laut Navigationssystem auf der anderen Straßenseite oder sogar auf einer anderen Straße. Das ist ärgerlich, wenn man in einer unbekannten Stadt unterwegs ist, und gefährlich, wenn beispielsweise ein autonomes Taxi seine genaue Position wissen möchte.
Zwei Zusatzdienste werden kombiniert
Das europäische Netzwerk aus Navigationssatelliten Galileo bietet für einige der störenden Einflüsse ein kostenlos nutzbares System namens PPP-RTK (Precise Point Positioning – Real-Time Kinematic). Dafür ist ein Netz aus Referenzstationen vorhanden und die zugehörigen Fehlerkorrekturen werden für jeden Standort per Internet und über die digitalen Radiofrequenzen verteilt.
So werden aber nur Wettereffekte und andere großflächige Fehler korrigiert. Für Häuserschluchten muss zudem auf einen Dienst von Google zurückgegriffen werden: Der Konzern bietet für Smartphones mit Android einen Service, um für den jeweiligen Standort die Reflexionen der Satellitensignale an vorhandenen Hochhäusern vorherzusagen. Hierfür werden die im eigenen Kartendienst verfügbaren 3D-Modelle genutzt, die bereits für viele tausend Städte existieren.
Mit der Kombination der beiden Dienste konnte die Forschungsgruppe durch Trondheim mit einer Positionsabweichung von unter 10 cm navigieren, zumindest an 90 Prozent der ermittelten Standorte.