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GRID GPS-System: Zentimertergenaue Ortsbestimmung per Smartphone

Reduzierung von einer Wagenlänge auf wenige Zentimeter: An der Cockrell School of Engineering in Austin haben Forscher einen GRID getauften GPS-Receiver für Mobile Devices entwickelt, der hundertmal präziser ist als bisherige Modelle. Damit lässt sich eine Position per Satellitensystem auf wenige Zentimeter genau bestimmen, aktuelle Verfahren erlauben im besten Fall eine Annäherung von zwei bis drei Metern.

Der von Todd Humphreys und seinem Team im Verlauf der letzten sechs Jahre entwickelte Receiver rechnet hierzu die Phasenfehler heraus, die entstehen, wenn GPS-Signale am Boden und von Objekten in unmittelbarer Nähe reflektiert und deshalb zeitversetzt erfasst werden. Das Carrier Phase Differential GNSS genannte Fehlerkorrekturverfahren schafft es dabei erstmals, eine solch präzise Ortsbestimmung mit den Daten einer im Smartphone verbauten GPS-Antenne vorzunehmen.

Klein und kostengünstig

Präzision könnte Geolocation revolutionieren

Diese lieferten bislang wesentlich höhere Fehler als leistungsfähigere und präzisere Antennen, wie sie beispielsweise in der Geologie oder Kartographie zum Einsatz kommen. Die sind aber einerseits zu teuer und andererseits zu groß, um im mobilen Bereich verwendet werden zu können.

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Da mit GRID aber auf sie verzichtet werden kann, bleibt das System sehr kostengünstig und könnte mit seiner Präzision daher Geolocation bei Smartphones, aber auch Virtual Reality (VR) Headsets oder Drohnen revolutionieren.

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Freiheit für die Sinne

Beim VR-Game mit anderen im Garten umherlaufen

In Verbindung mit einer Smartphone-Kamera ließe sich beispielsweise eine dreidimensionale Karte eines ausgewählten Areals erstellen, das für ein VR-Game genutzt werden könnte. So wären Aktivitäten auch im Freien möglich, die bislang in unmittelbarer Nähe des Desktops stattfinden müssen. „Stellen Sie sich Spiele vor, bei denen Sie mit anderen im Garten umherlaufen, statt vor einem Monitor zu sitzen”, so Humphreys.

Ähnliche Ansätze existieren zwar bereits, sind aber deutlich limitierter. So verfügt etwa die vor kurzem vorgestellte neuen Version der Oculus Rift über ein speziell entwickeltes Infrarot-LED-Positional Tracking System, das ein größeres Volumen eines Raumes erfassen kann. Der Spieler kann sich dadurch bis zu einem gewissen Grad völlig frei im Raum bewegen, muss aber immer im Wirkungsbereich der Bewegungssensoren bleiben.

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Noch ist es “A system in a box”

GRID erfordert bislang eine spezielle Hardware

Über den Spaß am Spiel hinaus versprechen die Forscher auch weitere Einsatzmöglichkeiten des GRID-Receivers mit praktischem Nutzen: Autonome Lieferdrohnen könnten Pakete punktgenau auf einem Veranda-Tisch absetzen, anstatt sie Meter weiter im Garten abzuliefern. Und im Bereich Internet of Things und Autonomes Fahren wären Fahrzeuge in der Lage, direkt miteinander zu kommunizieren, um beispielsweise Kollisionen zu vermeiden – auch wenn der direkte Kontakt durch Hindernisse beeinträchtigt wird.

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Trotz des Nachweises seiner Effektivität, steckt das neue System leider noch in den Kinderschuhen – oder genauer: in einem externen Gehäuse. Die Berechnungen, die GRID vornimmt, sind sehr aufwendig und erfordern daher noch eine spezielle Hardware. Diese Box lässt sich zwar mit einem Smartphone koppeln, das Ziel ist aber, den Receiver schon bald in einem kompakten Smartphone-Chip zu integrieren. Hierzu hat Humphreys gemeinsam mit einigen Studenten bereits das Unternehmen Radiosense gegründet und entwickelt zeitgleich mit Samsung einen GRID-Receiver, der sich an einem Smartphone, Tablet oder VR-Headset befestigen lässt. Schon bald könnte also jeder im eigenen Garten durch virtuelle Welten wandern.

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Bild 1 & 5: University of Texas – Radionavigation Laboratory
Bild 2: University of Texas
Bild 3: Flickr – Nan Palmero (CC BY 2.0)
Gif: Giphy

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