Väitös: GPS-häirintä yleistynyt – matalalla lentävät LEO-satelliitit ovat avain luotettavaan ja häiriöttömämpään navigointiin

Mahmoud Elsanhouryn Vaasan yliopistoon tekemä väitöstutkimus laajoine testauksineen ja simulointeineen tuo merkittäviä edistysaskeleita: 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, joka väittelee Vaasan yliopistossa torstaina 3. lokakuuta 2024.

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.

Mahmoud 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.

Väitöskirja

Elsanhoury, Mahmoud (2024) Towards Precision Positioning for Smart Logistics Using Ultra Wide-Band Systems and LEO Satellite-Based Technologies. Acta Wasaensia 534. Väitöskirja. Vaasan yliopisto.

Julkaisun pdf

Väitöstilaisuus

DI Mahmoud Elsanhouryn väitöstutkimus ”Towards Precision Positioning For Smart Logistics Using Ultra Wide-Band Systems and LEO Satellite-Based Technologies” tarkastetaan torstaina 3.10.2024 klo 12 Vaasan yliopiston Nissi-auditoriossa.

Väitöstilaisuutta on mahdollista seurata myös etäyhteyden kautta: https://uwasa.zoom.us/j/65072607632?pwd=RKqCOKsdDMQkp6lCAX0rTPu72uonQL.1, salasana: 440699

Vastaväittäjinä tilaisuudessa toimivat professori Jari Nurmi (Tampereen yliopisto) ja professori Simo Särkkä (Aalto yliopisto) ja kustoksena professori Mohammed Elmusrati.

Lisätiedot

Mahmoud Elsanhoury, puh. +358 41 367 0630, sähköposti: mahmoud.elsanhoury(@)uwasa.fi

Mahmoud Elsanhoury on syntynyt Aleksandriassa, Egyptissä, ja valmistunut insinööriksi Aleksandrian yliopistosta. Hän on suorittanut Vaasan yliopistossa diplomi-insinöörin tutkinnon tietoliikennetekniikassa ja on tehnyt merkittävää tutkimusta paikannusteknologioiden parissa. Elsanhoury toimii tällä hetkellä yliopisto-opettajana ja projektipäällikkönä Vaasan yliopiston Digital Economy tutkimusalustalla ja sen Kvarken Space Centerissä, keskittyen edistyneisiin paikannusjärjestelmiin.

Mahmoud Elsanhouryn tutkimukset ovat tuoneet hänelle jo useita apurahoja ja tunnustuksia, kuten Nokia Säätiön apurahan, Vuoden Innovaatio -palkinnon Vaasassa ja voiton EUNICE-yrittäjäkilpailussa Espanjassa.