Nederlandse onderzoekers hebben een alternatief voor GPS ontwikkeld dat nauwkeuriger en robuuster is, met name in bebouwd gebeid. Met het prototype van het systeem, geïmplementeerd in een speciaal opgezet mobiel netwerk, is een nauwkeurigheid van 10 cm behaald.
In het zo geheten SuperGPS-project zochten onderzoekers van de TU Delft, Vrije Universiteit Amsterdam en nationaal metrologisch instituut VSL naar een alternatief plaatsbepalingssysteem op basis van het mobiele netwerk in plaats van satellieten. De resultaten daarvan hebben zij deze maand gepubliceerd in wetenschappelijk magazine Nature.
Satellietnavigatiesystemen zoals het Amerikaanse GPS en het Europese Galileo hebben namelijk een inherent nadeel: ze worden onnauwkeurig wanneer de radiosignalen door gebouwen worden gereflecteerd.
Dit komt doordat de positie wordt bepaald aan de hand van een tijdsignaal dat afkomstig is van een atoomklok aan boord van de GPS-satelliet. Hoe langer het signaal erover doet de GPS-ontvanger te bereiken, hoe verder dat apparaat van de satelliet is verwijderd. Door de afstand tot voldoende satellieten te bepalen, weet je ook je positie op aarde.
Dat systeem gaat echter de mist in zodra gebouwen het signaal weerkaatsen; de afgelegde afstand van het signaal komt dan niet meer overeen met de werkelijke afstand tot de satelliet. De positie is daardoor niet meer exact juist te bepalen.
De onderzoekers lossen dit op door een mobiel netwerk te gebruiken als drager van het tijdsignaal. Zij stuurden het tijdsignaal van de atoomklok van VSL via een glasvezelnetwerk naar verschillende gsm-masten. Op eenzelfde manier als bij GPS kan aan de hand van de positie ten opzichte van elke afzonderlijke zendmast berekend worden waar het ontvangende apparaat zich bevindt.
Dit blijkt allereerst nauwkeuriger dan via GPS. Het verschil tussen de tijden die de verschillende masten uitzenden, maar een fractie van een nanoseconde, is veel kleiner dan het verschil tussen het tijdsignaal van de satellieten – zelfs al werken die met atoomklokken. Daardoor behaalt het SuperGPS-project een nauwkeurigheid van 10 cm.
“We werkten al aan nieuwe technieken om de nationale tijd van onze atoomklokken via het telecommunicatienetwerk te verspreiden naar gebruikers elders,” vertelt Erik Dierikx van VSL. “Met deze technieken kunnen we het netwerk in een landelijke gedistribueerde atoomklok veranderen, met talloze nieuwe toepassingen zoals nauwkeurige plaatsbepaling.”
Ook het weerkaatsen kan door de veel grotere bandbreedte van de radiosignalen worden ondervangen. “Gebouwen reflecteren radiosignalen, waardoor navigatie-ontvangers in de war kunnen raken. De grote bandbreedte helpt deze verwarrende reflecties te herkennen, waardoor de plaatsnauwkeurigheid kan worden verhoogd”, zegt Gerard Janssen van de TU Delft.
Omdat bandbreedte in het radiospectrum schaars en daardoor duur is, hebben de onderzoekers nog een list moeten bedenken. Janssen: “Dat omzeilen we door middel van signalen in een aantal smallere bandbreedtes, verspreid over een grote ‘virtuele’ bandbreedte. De signalen gebruiken dus in feite maar een klein deel van het radiospectrum, en ze lijken ook meer op wat nu gebruikt wordt in mobiele netwerken.”
