GPS şehirlerde neden şaşırıyor? Çözümü bulundu

Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesinden (NTNU) araştırmacılar, şehirlerdeki GPS hatalarını düzelterek santimetre düzeyinde doğruluk sağlayan yeni bir navigasyon sistemi geliştirdi.

ScienceDaily'nin haberine göre SmartNav adı verilen sistemin, özellikle sürücüsüz araç teknolojileri için önemli bir ilerleme olduğu belirtiliyor.

SmartNav, uydu düzeltme verilerini, radyo dalgası analizlerini ve Google'ın 3 boyutlu bina modellerini birleştirerek çalışıyor.

Bu sayede, yüksek binaların uydu sinyallerini bozduğu ve "kentsel kanyon" olarak adlandırılan bölgelerdeki konum belirleme sorunlarının üstesinden geliniyor.

NTNU doktora araştırmacısı Ardeshir Mohamadi, "Şehirler, uydu navigasyonu için zorlu yerler" dedi.

Cam ve beton yüzeylerin GPS sinyallerini yansıtarak gecikmelere ve konum hatalarına yol açtığını belirten Mohamadi, "Açık bir otoyolda kusursuz çalışan sistem, şehir merkezine girdiğinizde aynı performansı göstermez" diye konuştu.

Kentsel ortamlarda GPS sinyalleri, alıcıya ulaşmadan önce binalardan defalarca yansıyabiliyor. Bu ise, cihazın gerçek konumu doğru bir şekilde hesaplamasını zorlaştırıyor ve kullanıcının sanal konumunu birkaç metre kaydırabiliyor.

Bu hata payının otonom araçlar için kabul edilemez olduğunu vurgulayan Mohamadi, "Sürücüsüz araçlarda bu fark, güvenli ve kararlı bir sürüşle, tereddütlü ve güvensiz bir davranış arasındaki çizgiyi belirliyor. Bu yüzden SmartNav’ı, ‘kentsel kanyonlar’ için özel olarak tasarlanmış bir konumlama teknolojisi olarak geliştirdik" ifadelerini kullandı.

Ekip, uydu düzeltme hizmetlerini ve yeni hesaplama algoritmalarını birleştiren bir yazılım oluşturarak yoğun şehir ortamlarında bile hassas konumlamayı mümkün kıldı.

ÇOK KATMANLI TEKNOLOJİ

SmartNav'ın yüksek hassasiyeti, birden fazla teknolojinin entegrasyonuna dayanıyor. Geleneksel GPS sistemleri, uydulardan gelen kodlanmış sinyalleri kullanıyor ancak bu kodlar şehirlerde kolayca bozulabiliyor.

Araştırmacılar, bu yöntem yerine sinyalin alıcıya ulaştığı andaki hareketini analiz eden "taşıyıcı faz" yöntemini kullandı.

Taşıyıcı faz analizi yüksek doğruluk sunsa da genellikle alıcının birkaç dakika hareketsiz kalmasını gerektiriyor. SmartNav, bu sorunu farklı düzeltme sistemlerinden gelen verileri birleştirerek aşıyor.

Bu sistemler arasında, uydu sinyallerini düzeltmek için yerel baz istasyonlarını kullanan Gerçek Zamanlı Kinematik (RTK) yöntemi de bulunuyor.

Fakat NTNU ekibi, kurulumu pahalı ve kapsama alanı sınırlı olan bu ağlar yerine, Avrupa'nın Galileo uyduları destekli PPP-RTK (Hassas Nokta Konumlama-Gerçek Zamanlı Kinematik) hizmetinden yararlandı.

Bu hizmet, düzeltme verilerini ücretsiz olarak yayınlayarak kullanıcı maliyetlerini kayda değer ölçüde düşürüyor.

GOOGLE'IN ÜÇ BOYUTLU VERİLERİ DOĞRULUĞU ARTIRIYOR

NTNU ekibinin çalışması, Google'ın dünya genelinde yaklaşık 4 bin şehri kapsayan 3 boyutlu şehir modeli hizmetiyle destekleniyor.

Bu modeller, uydu sinyallerinin binalar arasında nasıl yansıyacağını tahmin ederek sistemin doğruluğunu artırıyor.

Veriler sayesinde SmartNav, GPS uygulamalarının kullanıcıları sık sık caddenin yanlış tarafında göstermesine neden olan sinyal bozulmalarını düzeltebiliyor.

Mohamadi, "Google; sensörlerden, Wi-Fi ağlarından, mobil şebekelerden ve 3 boyutlu bina modellerinden aldığı verileri birleştirerek yansıma hatalarına dayanıklı, akıcı konum tahminleri oluşturuyor" bilgisini paylaştı.

TESTLERDE 10 SANTİMETRE HASSASİYET

Norveç'in Trondheim kentinde yapılan saha testlerinde SmartNav, yüzde 90 oranında 10 santimetre içinde konum doğruluğu sağladı.

Araştırmacılara göre bu hassasiyet, şehir içi GPS navigasyonunu hem güvenilir hem de ekonomik hale getiriyor.

Mohamadi, "PPP-RTK kullanımı, sık baz istasyonu ağlarına ve pahalı aboneliklere olan ihtiyacı azaltıyor. Bu sayede teknoloji, ucuz ve yaygın alıcılarla kullanılabilir hale geliyor" diye ekledi.

Araştırma ekibi, SmartNav'ın kamuya açık uydu düzeltmeleri, dalga analizi ve ticari harita verilerini birleştiren yaklaşımının, hem otonom araçlar hem de günlük akıllı telefon kullanıcıları için şehir navigasyonunu kökten değiştirebileceği görüşünde.