GPS-häirintätapausten yleistyminen Suomessa vaikeuttaa muun muassa ilmailua ja merenkulkua sekä aiheuttaa suuria haasteita satelliittinavigoinnille.
Kiertoradalla matalalla lentäviä LEO-satelliitteja ja massiivisia MIMO-antenneja hyödyntävä uusi, Vaasan yliopistossa kehitetty menetelmä tuo keinoja tarkkaan navigointiin myös silloin, kun perinteiset GNSS-satelliittipaikannusjärjestelmät eivät toimi. Patentoitu ja tehokkaaksi osoittautunut menetelmä on esitelty Mahmoud Elsanhouryn Vaasan yliopistoon tekemässä väitöskirjassa.
Hänen väitöstutkimus laajoine testauksineen ja simulointeineen tuo merkittäviä edistysaskeleita, sillä paikannuksen tarkkuus ja luotettavuus sisä- ja ulkotiloissa on parantunut selvästi.
– Kehittyneet paikannusteknologiat ovat ratkaisevan tärkeitä paikannuksen haasteiden, kuten GPS-häirinnän ja -häiriöiden, voittamiseksi. Monet nykyiset järjestelmät eivät kuitenkaan pysty tarjoamaan luotettavia ratkaisuja, sanoo Elsanhoury tiedotteessa.
Elsanhouryn tutkimus sisältää useita osa-alueita, kuten ultralaajakaistan (Ultra Wideband. UWB) kehittämistä tarkkaan ja esteitä läpäisevään sisätilapaikannukseen. Lisäksi tutkimus esittelee parannuksia ajoneuvojen satelliittipaikannukseen sekä uuden LEO-satelliitteihin perustuvan paikannusmenetelmän, joka ratkaisee monia perinteisten GNSS-satelliittipaikannusjärjestelmien rajoitteita.
Lupaavat tulokset uudesta LEO-satelliitteihin perustuvasta menetelmästä
LEO-satelliitteihin perustuva järjestelmä tarjoaa luotettavan navigointiratkaisun myös tilanteissa, jossa koetaan GPS-häirintää ja -häiriöitä. LEO-satelliitteihin tukeutuva paikannusjärjestelmä hyödyntää useita signaalikeiloja navigoinnin luotettavuuden parantamiseksi, mikä varmistaa tarkan paikannuksen myös silloin, kun perinteiset GNSS-satelliittipaikannusjärjestelmät epäonnistuvat.
Simulaatioista saadut tulokset olivat erittäin lupaavia, sillä LEO-satelliitteja hyödyntävä uusi menetelmä oli haastavissa signaaliolosuhteissa selvästi parempi kuin GNSS-järjestelmä. LEO-paikannuksella saatiin 9,15 metrin tarkkuus, kun GNSS-järjestelmässä tarkkuus jäi 26,6 metriin.
– Menetelmämme osoittivat ulkotiloissa jopa 60–190 prosentin parannuksia paikannustarkkuudessa, kertoo Elsanhoury.
Patentoitu menetelmä on herättänyt myös kansainvälistä tunnustusta ja huomiota.
– Olen esitellyt LEO-MIMO-keksintöämme useissa kansainvälisissä tilaisuuksissa, muun muassa Japanissa, Saksassa, Belgiassa ja Espanjassa. Jokainen keskustelu alan ammattilaisten kanssa on vahvistanut, että keksinnöllämme on huomattavaa potentiaalia, erityisesti luotettavien sijaintitietojen tuottamisessa optimoidulla resurssien käytöllä ja pienemmillä riskeillä. Tämä patentoitu keksintö voitti hiljattain EUNICE Entrepreneurial Award 2024 -palkinnon Espanjassa, kertoo Elsanhoury.
Elsanhoury uskoo, että väitöskirjassa esiteltyjä paikannusteknologioita voitaisiin soveltaa myös avaruusympäristöihin, kuten kuun ja Marsin tutkimiseen.
Ultralaajakaistasta apua sisätilapaikannukseen
Ultralaajakaista- eli UWB-järjestelmien kehittäminen on Elsanhouryn mukaan tärkeää etenkin haastavissa sisätiloissa.
Teknologia on osoittautunut käyttökelpoiseksi monimutkaisissa, tiiviisti rakennetuissa teollisuusympäristöissä. Kun ultralaajakaistaan yhdistetään liikeantureita, voidaan päästä tarkempiin sijaintitietoihin ja ratkaista ahtaiden tilojen haasteita paikannukselle.
Elsanhouryn testit, jotka tehtiin Technobothnian laboratoriotiloissa Vaasan yliopiston kampuksella, osoittivat huomattavia parannuksia sisätilapaikannuksessa verrattuna perinteisiin menetelmiin.
Paikannuksen keskimääräinen tarkkuus oli vain 4,7 senttimetriä. Tulokset ovat erittäin lupaavia erilaisiin sovelluksiin kuten älykkääseen logistiikkaan ja automatisoituihin järjestelmiin.
DI Mahmoud Elsanhouryn väitöstutkimus Towards Precision Positioning For Smart Logistics Using Ultra Wide-Band Systems and LEO Satellite-Based Technologies tarkastetaan torstaina 3. lokakuuta Vaasan yliopistossa.
