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05.03.2015 - 11:39
Verfahren?

Navigation auch im Tunnel und GPS-Funkloch

Clevere Software nutzt weitere Sensoren zur Fortschreibung

GPS- und/oder Glonass-basierte Navigationssysteme sind seit einigen Jahren serienmäßig in so gut wie allen Smartphones enthalten. Doch sie haben einige Probleme: Bei der Einfahrt in Tunnel oder Parkhäuser verlieren sie das Signal. Und in engen Häuserschluchten können Reflexionen des GPS-Signals einen falschen Standort vortäuschen. Navigationssoftware leitet den Fahrer dann in die Irre.

InvenSense, der führende Hersteller von Akzelerometern und Gyroskopen für Smartphones, der insbesondere Apple und Samsung beliefert, hat hierfür auf dem Mobile World Congress 2015 in Barcelona eine Lösung vorgestellt: Ihr IPL-System kombiniert die empfangenen GPS-Signale mit den von weiteren Sensoren gemessenen Daten, insbesondere den von Akzelerometern und Gyroskopen gemessenen Beschleunigungen und Drehbeschleunigungen, aber auch dem Luftdruck (anhand dessen Höhenänderungen leicht ermittelt werden können) und dem Kompass. So lange das GPS-Signal klar und stark empfangen wird, wird vor allem dieses für die Ermittlung der aktuellen Position verwendet. Geht das GPS-Signal verloren oder macht es unrealistische Sprünge, verwendet die Software die Beschleunigungsdaten, um die tatsächliche Bewegung seit dem letzten glaubhaften GPS-Wert zu berechnen, und gibt die so errechnete aktuelle Position aus. Auch ohne GPS-Signale bis zu 5 Minuten stabile Daten

Navigation auch im Tunnel und GPS-Funkloch

Navigation auch im Tunnel und GPS-Funkloch
Bild: teltarif.de

Das Foto zeigt drei Versionen einer Wegkurve, die ein Fußgänger in einer dicht bebauten Stadt zurückgelegt hat: Grün den tatsächlichen Weg, blau der von GPS alleine aufgezeichnete Weg, und rot die Kombination der Daten von GPS und den (Dreh-)beschleunigungssensoren. Zwar enthält auch der rote Weg nennenswerte Abweichungen vom grünen, aber er springt nicht so total absurd hin und her wie der blaue Weg. Eine Fußgänger-Navigations-App, die den zurückgelegten Weg zusätzlich noch mit Kartendaten abgleicht, hätte mit den roten Daten kein Problem, den tatsächlichen Wegverlauf zu rekonstruieren, während sie mit den blauen Daten so manchen vermeintlichen Umweg des Nutzers zusätzlich registrieren würde.

Nach Angaben von InvenSense sind die Daten nach Verlust des GPS-Signals auch ohne Abgleich mit Kartendaten bis zu 5 Minuten lang ausreichend stabil. Mit zunehmender Zeit addieren sich die zufälligen Messfehler der Beschleunigungssensoren jedoch immer weiter auf, so dass die errechnete Position immer ungenauer wird. Durch den Abgleich mit Kartendaten könnte auch hier der Zeitraum, in dem die Genauigkeit noch ausreichend hoch ist, aber weiter verbessert werden. Navigation in der U-Bahn-Station bis zum richtigen Gleis? Aber auch 5 Minuten Fortschreibung der Daten reichen beim Autofahren in vielen Fällen aus, um zum Beispiel Abfahrten im Tunnel genau anzeigen zu können. Und die Fußgängernavigation könnte die Nutzer künftig im Bahnhof oder in einer U-Bahn-Station sogar den Weg zum richtigen Gleis anzeigen, und im Zug dann ankündigen, wenn sie wieder aussteigen müssen. Das genau definierte Fahrverhalten der U-Bahn - die Züge folgen exakt dem Gleis, mit Stopps an jeder Station - dürfte den Zeitraum, in dem die Daten auch ohne GPS stabil gehalten werden können, wahrscheinlich auf dutzende Minuten verlängern.

Die recht genaue Ermittlung der insgesamt zurückgelegten Strecke ist nämlich auch in der U-Bahn wichtig. Manchmal halten die Züge außerplanmäßig im Tunnel, wenn zum Beispiel das Gleis in der nächsten Station noch nicht frei ist. Folglich reicht es nicht, die Zahl der Stopps mitzuzählen. In anderen großen Gebäuden, zum Beispiel Einkaufszentren, wären hingegen weitere Daten für eine dauernde genaue Lokalisierung nötig, zum Beispiel die jeweils lokale Empfangsstärke der im Gebäude fest installierten W-LAN-Sender.

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