Vaasan yliopiston tutkimus: LEO-satelliitit ja MIMO-antennit parantavat satelliittinavigointia
Matalalla kiertoradalla lentäviä LEO-satelliitteja ja massiivisia MIMO-antenneja hyödyntävä Vaasan yliopistossa kehitetty uusi menetelmä parantaa navigointia, kun perinteiset GNSS-satelliittipaikannusjärjestelmät eivät toimi.
07.10.2024
Teksti Esko Lukkari
Patentoitu ja tehokkaaksi osoittautunut menetelmä on esitelty Mahmoud Elsanhouryn Vaasan yliopistoon tekemässä väitöskirjassa.
Vaasan yliopisto tiedotti asiasta 26.9.
GPS-häirinnän yleistyminen Suomessa vaikeuttaa ilmailua ja merenkulkua sekä aiheuttaa suuria haasteita satelliittinavigoinnille.
Mahmoud Elsanhouryn Vaasan yliopistoon tekemän väitöstutkimuksen tulokset laajoine testauksineen ja simulointeineen parantaa paikannuksen tarkkuutta sisä- ja ulkotiloissa.
Ajoneuvopaikannus paranee
”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. Hän väittelee Vaasan yliopistossa torstaina 3. lokakuuta.
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 LEO-satelliitit
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.
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
”Olen esitellyt LEO-MIMO-keksintöämme useissa kansainvälisissä tilaisuuksissa, muun muassa Japanissa, Saksassa, Belgiassa ja Espanjassa. Keskustelu 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”, sanoo Elsanhoury.
Mahmoud Elsanhoury uskoo, että väitöskirjassa esiteltyjä paikannusteknologioita voitaisiin soveltaa myös avaruusympäristöihin, kuten kuun ja Marsin tutkimiseen.
Ultralaajakaista- eli UWB-järjestelmien kehittäminen on Elsanhouryn mukaan tärkeää etenkin sisätiloissa. Teknologia on osoittautunut käyttökelpoiseksi monimutkaisissa, tiiviisti rakennetuissa teollisuusympäristöissä. Kun ultralaajakaistaan yhdistetään liikeantureita, voidaan päästä tarkempiin sijaintitietoihin ja ratkaista ahtaiden tilojen haasteita paikannukselle.
Testit tehtiin Technobothnian laboratoriotiloissa Vaasan yliopiston kampuksellaPaikannuksen keskimääräinen tarkkuus oli vain 4,7 senttimetriä. Tulokset ovat erittäin lupaavia älykkääseen logistiikkaan ja automatisoituihin järjestelmiin.