Fungerar GPS under jorden?

Från början av århundradet har lättvikts GPS-telefoner blivit billiga och allmänt tillgängliga. De använder signaler från ett nätverk av satelliter för att triangulera din position över hela jordens yta. Efter att den första positionen har bestämts kan de dessutom spåra dina rörelser, mäta hastighet och utföra många andra beräkningar. Teknologin kräver dock en rak linje till satelliterna.

Begränsningar

Det finns flera platser där handhållna GPS-enheter fungerar sämre eller inte alls. Inuti stora byggnader, köpcentrum eller tunnlar, på metro eller i grottor har du liten chans att få en tillförlitlig signal. Även utomhus kan du förlora signalen under klippor eller i djupt skogslandskap. Detta är en inneboende begränsning för GPS.

GPS 101

GPS-enheter tar emot signaler från ett antal avancerade satelliter, ursprungligen satta av USA:s militära. Varje satellit kretsar i en fast eller “geostationär” bana och har mycket exakta atomklockor. GPS:n jämför tidsmarkeringen på signalerna från flera satelliter med sin egen interna tid för att bestämma distanserna. När en enhet kan låsa upp signaler från minst tre satelliter kan den bestämma din position på jordytan; med fyra eller fler kan den även beräkna din höjd.

Död uppskattning (Dead Reckoning)

Det kan verka logiskt att GPS skulle visa ett felmeddelande när du kör genom en tunnel, men det händer sällan. Efter att den första positionen har fastställts räknar GPS kontinuerligt ut din position i realtid. Vid en tunnelförlora kontakten med satelliterna men har fortfarande information om hastighet, väg och riktning. Därifrån gör GPS en rimlig uppskattning – “dead reckoning” – tills den återuppfår signalen.

Arbetssätt och alternativa tekniker

Det finns flera förslag på ett underjordiskt navigationssystem som liknar GPS, och olika tekniker har testats. Ett exempel är den japanska företaget Aichi Steels utvecklade en enhet som använder jordens magnetfält och en accelerometer för positionsbestämning. Kombinerat med GPS skulle den kunna ge sömlös navigation både ovan och under jord. I Schweiz har man utvecklat ett system för grottutforskning där fyra sändare placeras över grottan. En förare bär en mottagare som tar emot signaler från en sändare som de själva har med sig; genom triangulering kan positionen bestämmas med hög noggrannhet.