Med en antenne, en frontend, en Xilinx FPGA og dedikeret software er det lykkedes forskere ved Dansk GPS Center på Aalborg Universitet at skabe en softwarebaseret og programmerbar GPS-modtager.

Det lyder måske simpelt, men dækker i realiteten over fem års intensivt arbejde på centeret med at etablere en fleksibel GPS-udviklingsplatform.

Det er blandt andet udviklingen inden for FPGA-teknologien (Field Programmable Gate Array - programmerbare chip), der har gjort det det muligt at udvikle en GPS-signalmodtager, der arbejder i real time.

Normalt er GPS-modtagere udviklet til at processere udvalgte signaler, og der er næsten ingen mulighed for at ændre signalbehandlingsdelen i en sådan modtager (eller GPS-chip).

Den udviklede platform åbner ifølge centerets leder, professor på Aalborg Universitet Kai Borre, for nye forskningsmuligheder og for at sætte yderligere skub i videreudvikling af GPS-teknologien og forberedelse af det kommende Galileo-system.

»Der findes ikke så forfærdelig mange steder med GPS-viden. Der er måske kun nogle få centre verden over, hvoraf vi er et af dem. Så man kan sagtens forestille sig, at udviklere vil tage vores teknologi og bruge den i udviklingen af deres egne produkter, hvor de så på en enkel måde får adgang til en komplet GPS-løsning, uden de skal investere i deciderede GPS-chips,« siger Kai Borre.

Reducere strømforbrug
Moderne FPGA'er er superhurtige og betyder oftest øget fleksibilitet i valg af løsninger og bruges derfor ofte til at fremstille prototyper eller gennemføre forskningsmæssig udvikling. FPGA-chip er dog stadig for dyre og for store til at anvende i en egentlig masseproduktion, hvorfor Dansk GPS Center arbejder mod at kunne erstatte brugen af FPGA med en almindelig processor eller en DSP.

Fordelen ved at afvikle GPS-teknologien på en programmerbar processor er, at processoren kan afvikle forskellige funktioner og samtidig indgå i et fællesskab med dagens kommunikations- og IT udstyr og dermed spare både plads og ikke mindst strøm.

Gentænke hele arbejdsprocessen i chippen
En af de centrale udfordringer har været at effektivisere de massive beregninger, der løbende finder sted i GPS-processoren. Processoren modtager løbende digitale signaler (parallelt) fra mere end 10 satellitter, der skal knuses til en positionsbestemmelse hvert sekund, og netop den løbende bombardering af processoren med nye beregningsbehov har ifølge Kai Borre været en af de helt centrale udfordringer i forbindelse med designet af den nye processorvenlige GPS-teknologi.

»Udfordringen har været at gentænke, hvad der skal ske inde i modtageren. Vi har anvendt de seneste og mest effektive algoritmer til at udføre signalbehandlingen og den efterfølgende positionsberegning,« siger han.

En stor del af arbejdet med den softwarebaserede GPS-modtager er udført af post doc ved Aalborg Universitet Darius Plausinaitis.

Rettighederne til den nye GPS-teknologi tilhører Aalborg Universitet, men Kai Borre oplyser, at der endnu ikke er indgået kommercielle aftaler om anvendelse af teknologien.