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Differential-GPS und WLAN-RTT: Präzise Ortung mit Android P

Google verbessert die Ortung mit Android. Im Freien geht das mit Dualband- und Differenzial-GPS. In Innenräumen müssen 3 WLAN-Hotspots mit 802.11mc bereitstehen.

Ein Mann hält ei Foto eines Satelliten hoch, ein anderer Mann hält ein Maßband vom "Satelliten" quer über eine Bühne gespannt.

Googler demonstrieren auf der Google I/O 2018 die Funktionsweise von GPS & Co (nicht maßstabsgetreu).

(Bild: Daniel AJ Sokolov)

Android-Endgeräte genau zu verorten wird einfacher. Google strebt nach Präzision von +/- einem Meter. Im Freien verhelfen dazu zwei Satellitennavigations-Methoden: Differential-Daten und die Auswertung zweier Satelliten-Frequenzen. Als Satellitensysteme kommen neben GPS, Glonass und Galileo auch das chinesische BeiDou sowie die regionalen Systeme Japans (QZSS) und Indiens (IRNSS) in Betracht. In Innenräumen kann Android P die Signallaufzeiten zwischen Endgerät und WLAN-Access-Point auswerten – wenn der Access Point mitspielt.

Die Google-Maps-Ikonographie ist weltberühmt.

(Bild: Daniel AJ Sokolov)

Zahlreiche Handys mit Android Nougat ab Baujahr 2016 oder jünger enthalten GPS-Chips, die nicht bloß Koordinaten ausspucken, sondern bei denen das API auch die Rohdaten von GPS und mindestens einem anderen Satellitensystem ausgeben kann. Mit diesen Daten können Apps einiges anfangen und zum Beispiel den Fehlerhorizont anzeigen. Durch den Abgleich mit bekannten Abweichungen von Referenzstationen (Differential-GNSS) lässt sich der eigene Standort deutlich genauer berechnen.

Die notwendigen Differentialdaten kann man von kommerziellen Anbietern beziehen, außerdem stellt der International GNSS Service (IGS) kostenlos Daten bereit. Dessen Bodenstationen sind jedoch regional unterschiedlich dicht verteilt – in Deutschland gibt es beispielsweise gerade mal zehn. Die französische Raumfahrtagentur CNES hat die kostenfreie App PPP WizLite entwickeln lassen, mit der sich Android-User (ab Nougat) in wenigen Minuten präzise orten können. Je näher sie an einer der wie beschrieben eher raren Bodenstationen aus dem IGS-Netz dran sind, umso genauer wird es.

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Neben der Messung der Pseudoentfernung zwischen Handy und Satellit mit Hilfe des Dopplereffekts und pseudozufälligem Rauschen, kann auch die Phase des Funksignals verfolgt werden (carrier phase tracking, ab Android P). Wertet man zwei Trägerfrequenzen aus, beschleunigt das die präzise Auswertung. Nebenbei erhöht das die Chance, wenigstens eines der Signale gut zu empfangen.

Es zeichnet sich ab, dass viele Handys und auch Autos bald mit passenden Dualband-Chips ausgeliefert werden. Angekündigt sind sie bereits. Zusätzlich zum klassischen L1-Signal (1575,42 MHz) werden sie auch das L5-Signal (1176,45 MHz) empfangen und verarbeiten. Der zusätzliche Stromverbrauch im Endgerät wird laut Google-Experten bescheiden bleiben.

In Innenräumen fehlen in aller Regel Sichtverbindungen zu Satelliten. Android P setzt daher auf WLAN-Signale. Mit RTT WiFi kann das Endgerät die Signallaufzeit zu einem kompatiblen WLAN-Access-Point auswerten und so den Abstand berechnen. Kennt das Gerät den Abstand zu mindestens drei Access Points, lässt sich die Position des Geräts auf ein bis zwei Meter genau bestimmen.

Google WiFi wird noch heuer RTT WiFi unterstützen.

Allerdings müssen sowohl die Endgeräte als auch die WLAN-Access-Points dem Sammelupdate IEEE 802.11mc entsprechen. In Südkorea sind passende WLANs laut Google bereits in freier Wildbahn verbreitet. Der konzerneigene Mesh-Router namens Google WiFi soll noch dieses Jahr ein Softwareupdate erhalten, das ihn auf 802.11mc aktualisiert.

Log-in ins WLAN ist übrigens nicht erforderlich, es reicht unverbindlicher Funkkontakt. Und nur das Endgerät erfährt die Distanz zum Access Point, nicht umgekehrt. Googles Pixel-Handys werden nach dem Update auf Android P die Innenraumortung mit RTT WiFi unterstützen. (ds)

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