Delftse vinding maakt satelliet overbodig voor navigatie

Elke mobiele telefoon of sporthorloge heeft nu een GPS-antenne om de locatie te bepalen. Vaak wordt deze informatie al aangevuld met locatiegegevens uit wifi-netwerken, mobiele netwerken of andere bronnen om de nauwkeurigheid te verbeteren. Onderzoekers van de Technische Universiteit Delft hebben nu een systeem bedacht dat op basis van aardse zenders een positiebepaling kan geven die nauwkeuriger is dan de satellietbepalingen. Een smartphone met GPS onder een onbewolkte hemel kan nu een positie bepalen met een nauwkeurigheid van ongeveer 5 meter. Met het Delftse systeem kan die onnauwkeurigheid worden teruggebracht tot minder dan 10 centimeter.

De ontwikkeling en het testen van het systeem vond plaats op het campusterrein van de universiteit met zes radiozenders die in totaal op een oppervlakte van 660 vierkante meter dekking voor het systeem gaven. Net als bij de positiebepaling met een satellietnetwerk, bepaalt de ontvanger de tijd waarop het signaal van verschillende zenders aankomt bij de ontvanger. Uit die tijdverschillen kan de relatieve positie ten opzichte van alle zenders worden berekend. Daarvoor moeten de zenders exact op hetzelfde moment het signaal afvuren.

Onderdelen van de plank

De onderzoekers maakten gebruik van een glasvezelnetwerk om te zorgen voor de synchronisatie van zendmasten. De verschillen tussen de zendmasten bij het versturen van het signaal bleef hierdoor, en door de inzet van het zogeheten White Rabbit (WR) protocol - beperkt tot minder dan een nanoseconde. Het White Rabbit-protocol is een veelgebruikte extensie van het Ethernetprotocol waar de meeste datanetwerken mee werken. Het is ontworpen in het Zwitserse CERN-instituut om in de deeltjesversneller daar de meetapparatuur te synchroniseren.

Omdat eigenlijk alle onderdelen van het systeem vrij standaard zijn, kan het relatief makkelijk geïmplementeerd worden op bijvoorbeeld de draaggolf van mobiele 4G of 5G netwerken. Die staan bovendien toch ook al met elkaar in contact via glasvezelnetwerken. Er is wel een update nodig van het radio acces network dat de antennes aanstuurt. Bovendien moeten smartphones en andere apparatuur die gebruik willen maken van deze positiebepaling, ondersteuning voor deze functionaliteit ingebouwd krijgen.

Wellicht het grootste obstakel bij het grootschalig implementeren van dit systeem, is dat de telecomaanbieders en toestelleveranciers er een voordeel in moeten zien dat de kosten van het aanpassen van de apparatuur rechtvaardigt. De resultaten van het onderzoek zijn onlangs gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijk tijdschrift Nature.