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Fulfilling enhanced Location Accuracy in the Mass-market through Initial GalileO services

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FLAMINGO bringt eine höhere Genauigkeit der globalen Navigationspositionierung auf Ihr Mobilgerät

EU-finanzierte Forschende bringen zentimeterauflösende globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) auf Smartphones. Zentimetergenaue Standortgenauigkeiten sind jetzt möglich.

Verkehr und Mobilität
Weltraum

Nahezu jedes neue Smartphone ist mit einem Galileo-fähigen Chip ausgestattet. Die zugrunde liegende Genauigkeit dieser Empfangsgeräte der globalen Satellitennavigationssysteme für Endverbrauchende hat sich in den letzten Jahren jedoch kaum erhöht. Die neuesten Satellitenuhren, Umlaufbahnen sowie troposphärischen und ionosphärischen Modelle haben die Entfernungsgenauigkeit auf einige Meter gebracht, sodass die Mehrwegausbreitung die Hauptfehlerquelle bei aktuellen Verbrauchergeräten ist. Unter guten Mehrwegbedingungen beträgt die typische Positionierungsgenauigkeit 5 bis 10 Meter. Bei Mehrwegausbreitung können Signale der globalen Satellitennavigationssysteme von Gebäuden oder Wänden reflektiert werden. Die reflektierten Signale können die direkt von den Satelliten empfangenen Signale stören. Dieses häufige Phänomen blockiert die Sichtverbindung, dämpft oder maskiert die Signale von den Satelliten vollständig ab und die Genauigkeit nimmt weiter ab. „Während Massenmarkt-Empfangsgeräte noch keine Positionierungsgenauigkeiten unter einigen Metern erreicht haben, schaffen eine Reihe neuerer technologischer Auslöser die Voraussetzungen dafür. Dazu gehören vor allem einerseits die verbesserte Möglichkeit, über die Anwendungsprogrammierschnittstellen innerhalb des Betriebssystems von Smartphones auf Daten von Chipsätzen zuzugreifen. Auf der anderen Seite gehört die kürzliche Markteinführung von Zweifrequenz-Smartphones mit globalen Satellitennavigationssystemen dazu“, erklärt William Roberts, Koordinator des EU-finanzierten Projekts FLAMINGO.

Rohmessungen der globalen Satellitennavigationssysteme

Im August 2016 veröffentlichte Google ein Android-Betriebssystem, mit dem Smartphone-Nutzenden erstmals Rohmessungen der globalen Satellitennavigationssysteme zur Verfügung gestellt wurden. Nutzende erhielten Zugriff auf eine Reihe fortschrittlicher Verarbeitungstechniken der globalen Satellitennavigationssysteme, die zuvor auf professionellere Empfangsgeräte beschränkt waren. Im darauffolgenden Jahr richtete die Agentur für das Europäische GNSS eine Arbeitsgruppe für den Austausch von Wissen und Fachkenntnissen über Android-Rohmessungen und deren Verwendung ein. Das Hauptergebnis war das Weißbuch, mit dem die Arbeitsgruppe die Verwendung von Rohmessungen der globalen Satellitennavigationssysteme im Massenmarkt bewirbt.

Hochgenaue Ortungs- und Navigationsdienste für den Massenmarkt

Das Projekt FLAMINGO demonstrierte die Leistungsfähigkeit von Rohmessungen der globalen Satellitennavigationssysteme und des Zweifrequenzsignals von Galileo, indem es marktreife Anwendungen sowohl auf Smartphones als auch auf Geräten für das Internet der Dinge entwickelte und präsentierte. „Wir verwenden die von Google ab API-Stufe 24 bereitgestellten Rohmessungen, um hochpräzise Dienste direkt auf einem Standard-Smartphone anzubieten. Dahinter stecken Datendienste, aber im Grunde genommen können Smartphone-Nutzende eine Genauigkeit von etwa 50 cm erreichen“, bemerkt Roberts. Die Forschenden nutzten viele Ressourcen der globalen Satellitennavigationssysteme zur Verbesserung der Positionierungsdienste – die Fähigkeit, mehrere Frequenzen aus mehreren Konstellationen der globalen Satellitennavigationssysteme zu verarbeiten, die Verwendung von präziser Punktpositionierung und Echtzeit-Kinematik. Chipsatzanbieter wie Broadcom, Qualcomm, Intel, Sony und andere haben bemerkenswerte Fortschritte bei der Verbesserung der Fähigkeit von Chipsätzen der globalen Satellitennavigationssysteme erzielt. Sie können mehrere Satellitenkonstellationen und mehrere Signalfrequenzen einschließen. Diese Chipsätze sind in den neuesten Smartphones vorhanden. „Um massiv in den Markt einzutreten und die Technologie in künftige Smartphones der unteren Preisklasse zu integrieren, muss es eine Veränderung bei den Geräten geben“, fügt Roberts hinzu. „Der limitierende Faktor ist das Smartphone selbst. Aufgrund der internen elektrischen Störungen durch nahegelegene Komponenten ist das eine ‚unangenehme‘ Umgebung für die Einbettung eines Chipsatzempfängers der globalen Satellitennavigationssysteme.“ Die hochgenaue Positionierung für Massenmarkt-Geräte steckt noch in den Kinderschuhen. Ein Smartphone ist kein dediziertes Satellitennavigationsgerät. Da es aber eine Positionierungsgenauigkeit von bis zu Zentimetern bieten kann, ist es ein nützliches Instrument, das eine Vielzahl ziemlich interessanter Märkte von mobilen Gesundheitsdiensten bis hin zu vernetzten und autonomen Fahrzeugen, intelligentem Parken, Infrastrukturüberwachung, Drohnen und Anwendungen der erweiterten Realität eröffnet.

Schlüsselbegriffe

FLAMINGO, GNSS, Smartphone, Genauigkeit, Mehrweg, Galileo, Zentimeter, Konstellationen der globalen Satellitennavigationssysteme

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