Una cura per il GPS urbano: un'antenna 3-D

Un nuovo design dell'antenna testato dall'aeronautica americana potrebbe rendere il GPS significativamente più affidabile e in grado di funzionare in aree urbane dense dove la precisione del GPS è debole. Potrebbe anche consentire alla tecnologia di funzionare al chiuso in alcuni casi.

Ricevitore rotondo: Questa antenna delle dimensioni di un pallone da calcio può consentire letture GPS più accurate distinguendo i segnali che provengono direttamente da un satellite di posizionamento da quelli che sono rimbalzati sugli edifici.

Buone letture GPS sono difficili da ottenere nelle città a causa del fenomeno multipath: i segnali dei satelliti di posizionamento rimbalzano su edifici e altre strutture. Ciò confonde i ricevitori GPS, che calcolano la loro posizione sapendo esattamente quanto tempo impiegano i segnali ad arrivare dai satelliti in alto.

Un segnale che è rimbalzato impiega più tempo ad arrivare di quanto avrebbe se avesse viaggiato direttamente, confondendo la matematica di un ricevitore e inviando letture della posizione di decine o centinaia di metri. Gli smartphone e le unità GPS per auto spesso devono calcolare la loro vera posizione analizzando le mappe e ottenendo una serie di letture nel tempo.

Il Istituto di tecnologia dell'aeronautica sta ora cercando di affrontare questo problema con un'antenna in grado di riconoscere e ignorare i segnali GPS multipercorso. Il progetto si basa su un design inventato da Locata , una società con sede a Canberra, in Australia. L'istituto sta testando il prototipo proof-of-concept delle dimensioni di un pallone da calcio dell'azienda e prevede di adattarlo in versioni che potrebbero conformarsi al telaio di un Humvee o di un aereo, o essere integrato nei caschi.

Mentre l'esercito degli Stati Uniti cerca di automatizzare aerei e altri veicoli, deve fare affidamento sul GPS per sapere dove si trovano. Nunzio Gambale, cofondatore e amministratore delegato di Locata, afferma che ciò che l'Air Force sviluppa ha buone possibilità di arrivare ai civili, dal momento che la maggior parte della tecnologia GPS negli smartphone e negli ausili alla navigazione ha avuto origine dai militari.

I requisiti dei militari ora stanno convergendo con i requisiti di Apple e Google, dice. Tutti vogliono utilizzare questi dispositivi di localizzazione al chiuso e nelle aree urbane dove la gente dice che il GPS non funzionerà mai.

L'antenna di Locata ha molti elementi diversi che possono essere attivati ​​individualmente. Nell'attuale prototipo ci sono 80 di questi elementi posizionati intorno a una sfera. L'accensione di ciascun elemento singolarmente per circa un millisecondo consente a un ricevitore di rilevare non solo l'intensità ma anche la direzione dei segnali in ingresso, confrontando quanto rilevato dagli elementi su diverse parti dell'antenna.

Ciò consente di ignorare i segnali GPS che sono rimbalzati a favore di quelli puri provenienti direttamente da un satellite. È come se si togliessero i paraocchi, dice Gambale. Ritiene che in alcune circostanze il nuovo design dell'antenna potrebbe persino consentire letture GPS all'interno, dove gli effetti multipercorso sono estremamente forti ei segnali dei satelliti di posizionamento sono estremamente deboli.

Costruire antenne da più elementi non è un'idea nuova. Ma tali progetti tradizionalmente avevano ogni elemento controllato dalla propria radio, causando l'interazione tra elementi diversi in modi che richiedevano complesse elaborazioni aggiuntive per essere ripuliti. Nel design di Locata, tutti gli elementi si collegano a un'unica radio. La sequenza di segnali che produce da diversi elementi dell'antenna può essere elaborata in modo relativamente semplice.

Todd Humphreys , un professore del laboratorio di geoposizionamento dell'Università del Texas, afferma che il design di Locata è promettente perché può essere molto più economico dei precedenti tentativi di affrontare il problema del multipath. Tuttavia, avverte che questo approccio alla progettazione dell'antenna richiede un ricevitore di grandi dimensioni, quindi per ora sarà pratico solo nelle applicazioni militari.

Locata sta lasciando all'Aeronautica il compito di capire quanto possa essere pratica l'antenna 3D. Gambale afferma che la sua azienda è invece focalizzata sull'utilizzo della tecnologia per migliorare una tecnologia concorrente rispetto al GPS: un sistema di beacon di posizione a terra che consente letture della posizione entro centimetri (vedi Correzioni di posizione ultra-fini). L'anno scorso l'Air Force degli Stati Uniti ha commissionato un sistema Locata per il White Sands Missile Range nel New Mexico. Locata sta lavorando anche per vendere sistemi ad aziende che gestiscono miniere e magazzini.

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