Pseudosatelliten im Kaufhaus

Die australische Firma Locata will die GPS-Löcher in Gebäuden und Industrieanlagen mit einem Netz aus kleinen Bodenstationen schließen, die Nutzer bis auf einige Zentimeter genau lokalisieren.

Dank des Satelliten-Ortungssystems GPS können Navigationsgeräte und Smartphones die Position eines Nutzers bis auf wenige Meter genau bestimmen. Ins Innere von Gebäuden reicht die Ortung bislang jedoch nicht hinein. Die australische Firma Locata will diese Lücken nun mit Hilfe eines Zusatzgeräts schließen: dem „LocataLite“. In Gebäuden installiert, sollen die Kästen von der Größe eines Taschenbuchs Nutzer bis auf einige Zentimeter genau lokalisieren.

Ein LocataLite simuliert gewissermaßen eine "GPS-Bodenstation", die Signale aussendet. Das Gerät funkt im selben Frequenzspektrum wie WLAN-Stationen und soll eine Fläche von mehreren Kilometern abdecken können. „Wir haben hier einen lokalen Verbund von Sendern, der genauso funktioniert wie der GPS-Satellitenverbund im Weltraum“, beschreibt Nunzio Gambale, Mitgründer von Locata, das System. „Nur ist es viel billiger und genauer.“

In Australien wird es bereits in der Boddington-Goldmine eingesetzt, um die Position der Bohrgeräte zu bestimmen. Denn in den Stollen werden die GPS-Signale vom Gestein blockiert. Die US-Luftwaffe will LocataLites auf dem Raketen-Testgelände White Sands Missile Range einsetzen. Dort sollen sie eine Fläche von 6474 Quadratkilometern abdecken. Für Städte eigne sich die Technologie wiederum, um „Ortungshotspots“ anzubieten, fügt Gambale hinzu.

Im September will Locata technische Spezifikationen herausgeben, nach denen Hersteller von GPS-Empfängern dann passende Zusatzmodule bauen können. „Es ist wie in den Anfangstagen von GPS: Sobald es Empfänger im Chipformat gibt, wird sich die Technologie rasch ausbreiten“, ist Gambale zuversichtlich.

Dies könnte etwa zu besseren Augmented-Reality- Anwendungen für Smartphone in Städten führen. Vor allem dürften aber Baustellen, Kaufhäuser und Fabriken von der Technologie profitieren, erwartet der Locata-Mitgründer. Denn mit Hilfe der Geräte würden sich Waren und Maschinen so genau orten lassen, dass in derartigen Anlagen ganz neue Robotiksysteme laufen könnten.

Möglich wurde die Entwicklung der Locata-Technologie durch Zeitmesser, die billiger sind als die Atomuhren, die GPS-Satelliten verwenden. Die Atomuhren versehen jedes GPS-Signal mit einem Zeitstempel, anhand dessen ein Empfänger die Laufzeit des Signals und damit den Abstand zum Satelliten berechnet. Aus drei verschiedenen Signalen kann ein Empfänger dann mittels Triangulation seine momentane Position bestimmen.

In den LocataLites wird der Zeitstempel hingegen von speziellen Chips erzeugt. Die sind zwar nicht so genau wie eine Atomuhr. Weil aber verschiedene Geräte nicht auf eine externe Standardzeit angewiesen seien, sondern sich untereinander abstimmten, reiche die Genauigkeit aus, erläutert Gambale. Jedes Gerät gleicht anhand der Zeitstempel und Laufzeiten von Signalen der Nachbargeräte seine eigene Zeit mit den Zeiten der anderen ab und justiert sie gegebenenfalls. Aus diesem Prozess entsteht eine Feedbackschleife zwischen allen Geräten, die sich so bis auf eine Abweichung von maximal zwei Nanosekunden synchronisieren. Das entspricht allerdings immer noch einer Ungenauigkeit von knapp 60 Zentimetern.

„Diese Art von Synchronisierung ist eine anspruchsvolle Forschungsaufgabe“, meint Per Enge, Leiter des GPS-Forschungslabors an der Stanford University. Das Feedback-Konzept von Locata sei aber „stichhaltig“. Allerdings könnten Geräte am Rande einer Senderzone aus dem Takt kommen, wenn sie nicht genug Nachbarn finden, um ihr Zeitsignal zu synchronisieren.

Enges Gruppe arbeitet ebenfalls an Mini-Sendern, „Pseudolites“ genannt. Die US-Flugaufsicht Federal Aviation Authority (FAA) plant, sie im gesamten amerikanischen Luftraum zu installieren, um die Zuverlässigkeit von GPS-Signalen zu erhöhen. Linienmaschinen auf Autopilot könnten dann dank der exakteren Signale Treibstoff sparen, so das Kalkül der FAA.

Die Zeitstempel der Pseudolites würden wahrscheinlich über das Internet übertragen, sagt Enge. Für sie soll es ein neues Datenübertragungsprotokoll geben. Alternativ könnten sich die Pseudolites den Zeitstempel auch von Iridium-Satelliten holen, die niedriger als die GPS-Satelliten kreisen und deren Signale deshalb stärker ausfallen.

Gambale geht allerdings nicht davon, dass die Luftfahrt zum Hauptabsatzmarkt der LocataLites wird, obwohl Locata in Australien einige Testflüge hat machen lassen, die Signale der Geräte verwendeten. Die zivile Luftfahrt sei sehr konservativ, wenn es um die Einführung neuer Technologien geht. „Locata wird sein Geld im Bausektor und in der Landwirtschaft verdienen“, erwartet auch Enge. (nbo)