GPS-Chip mit Cloud-Unterstützung

Forscher bei Microsoft Research arbeiten an einer verbesserten Satellitennavigation für Mobilgeräte, die besonders stromsparend sein sollen.

Wer auf seinem Smartphone Kartendienste nutzt, weiß, dass diese im Dauerbetrieb die Batterie des Geräts schnell leeren können. Ein Forschungsprojekt bei Microsoft will nun zeigen, dass es auch anders geht: Ein neues Verfahren soll Satellitennavigationschips stromsparender machen. Sinkt hier der Energieverbrauch, würde das nicht nur die Lebensdauer von Smartphone- und Tablet-Akkus erhöhen, sondern die Nutzung von GPS-Funktionen in deutlich mehr Geräte erlauben.

Aktuell sind die Chips wahre Stromfresser. So kann es 30 Sekunden dauern, bis die notwendigen Satellitendaten für die erste Ortsbestimmung ("Initial Fix") vorhanden sind. Anschließend müssen komplexe Kalkulationen mit den empfangenen Informationen durchgeführt werden, um das gewünschte Maß an Genauigkeit zu erzielen.

Die Microsoft-Forscher reduzierten den notwendigen Stromverbrauch, indem sie Teile dieser Arbeit auf Cloud-Server auslagern. Studienleiter Jie Liu und sein Team entwickelten dazu eine Software, die nur einige Millisekunden lang die wichtigsten GPS-Daten sammelt. Diese Daten werden dann mit anderen Informationen aus öffentlichen Datenbanken wie Satellitenbahninformationen und Höhenangaben kombiniert, um die Ortsdaten zu berechnen. Die Kombination des Datenmaterials und die endgültigen Kalkulationen erfolgen stets auf einem externen Server.

Die Forscher nennen ihren Ansatz "Cloud-offloaded GPS" und die Software selbst CLEO ("Cultivating the Long tail in Environmental Observations"). Das System soll mit nur zwei Mignonbatterien anderthalb Jahre lang kontinuierlich arbeiten können.

Bei einem typischen Smartphone würde die GPS-Nutzung allein bereits nach sechs Stunden den Akku gelehrt haben. Allerdings verwenden moderne Betriebssysteme wie iOS oder Android schon jetzt parallel alternative Wege zur Ortsfeststellung – darunter WLAN und Mobilfunkbasisstationen.

CLEO wurde ursprünglich für Systeme zur Bewegungserfassung von Tieren in der Naturforschung entwickelt – hierbei werden zunächst Daten gesammelt und die Cloud-Berechnungen nur ab und zu durchgeführt. Liu glaubt aber, dass die Technik sich auch problemlos in mobile Internet-Geräte einbauen lässt, was dann beim Stromsparen hilft.

Microsoft ist nicht die einzige Firma, die an energieeffizienten GPS-Alternativen arbeitet. U-blox aus der Schweiz hat Navigationschips auf Basis eines ähnlichen Ansatzes entwickelt. Produktmanager Chris Marshall sagt, dass das System des Unternehmens mit Netzwerken in Echtzeit kommunizieren kann. "Die Verarbeitung lässt sich entweder auf einem Server oder einem Internet-fähigen PC oder Tablet vornehmen, je nach gewünschtem Produktkonzept", sagt Marshall. Forscher an den Hochschulen MIT, Duke und University of Southern California arbeiten unterdessen an neuartigen Signalprozessoren und weiteren Tricks, um GPS-Ortsdienste schneller und energieeffizienter zu machen.

Microsoft-Mann Liu glaubt, dass energiesparende Systeme Smartphones eine dauerhafte Ortserfassung ermöglichen könnten, was wiederum ganz neue Anwendungen erlaubt. Als Beispiel nennt er eine Datenbank, die die Geräuschbelastung in einer Stadt in Echtzeit erfasst – durch Handys von Nutzern, die mithelfen wollen. "Apps, die ständig den Aufenthaltsort kennen, könnten für die User sehr wertvoll sein." (bsc)