Ein Navigationssystem ohne GPS: Signals of Opportunity als Alternative
GPS ist das meistgenutzte Navigationssystem der Welt – doch es hat Schwächen. In Hochhäuserschluchten, Tunneln oder dicht bebauten Innenstädten kommt es immer wieder zu Signalaussetzern. US-Forscher haben nun eine Alternative entwickelt, die ganz ohne GPS-Satelliten auskommt.
GPS: Genauigkeit und Grenzen
Die meisten Navigationssysteme stützen sich auf GPS (Global Positioning System). Dabei werden Signallaufzeiten von mehreren Satellitenbahnen ausgewertet, um den Standort zu berechnen. Unter optimalen Bedingungen erreicht GPS eine Genauigkeit von bis zu 2 Metern. In urbanen Schluchten, neben Hochhäusern oder in tief eingeschnittenen Geländeformationen führen Signalreflexionen und -abschattungen jedoch regelmäßig zu Ausfällen und Ungenauigkeiten.
SOP – Signals of Opportunity
Forscher Zak Kassas und sein Team an der University of California, Riverside haben nach einer robusten Alternative gesucht – und dabei auf Signale gesetzt, die ohnehin bereits allgegenwärtig sind: Mobilfunk, Radio, WLAN und TV-Frequenzen. Diese bilden unsichtbare Netze aus elektromagnetischen Signalen, die nahezu überall empfangbar sind.
Das Konzept trägt den Namen SOP – Signals of Opportunity. Es nutzt eine breite Bandbreite an Frequenzen und Richtungen, um eine präzise Positionsbestimmung auch dann zu ermöglichen, wenn GPS-Signale nicht verfügbar oder unzuverlässig sind.
Wie das System funktioniert
Das Kassas-Team demonstrierte das SOP-System an einem autonomen Fahrzeug, das mit einem speziellen SOP-Empfänger ausgestattet wurde. In der Startphase greift das System auf GPS-Daten sowie die Beschleunigungsmesser des Fahrzeugs zurück, um die eigene Ausgangsposition zu ermitteln. Auf dieser Basis leitet das SOP-System anschließend die relevanten Zugangsdaten der umliegenden Mobilfunkmasten ab und nutzt diese für die laufende Ortung – unabhängig von GPS.
Ausblick
SOP-Navigation bietet besonders für Drohnen und autonome Fahrzeuge eine vielversprechende Ausfallsicherheit: Wo GPS versagt, übernehmen vorhandene Funksignale die Positionsbestimmung. Die Technologie könnte zukünftig als Ergänzung oder Backup zu bestehenden GPS-Systemen eingesetzt werden und die Zuverlässigkeit der Navigation in anspruchsvollen Umgebungen erheblich verbessern.
