Ortungssystem für die größte unterirdische Stadt der Welt

China: Forscher entwickeln ein kostengünstiges, hochpräzises Positionierungssystem für ein 380 Kilometer langes Tunnelnetzwerk unter dem Xiong'an New Area.

Das Xiong'an New Area liegt über einem Netzwerk unterirdischer Tunnel. Foto: Xinhua

Ein Forschungsteam der Beijing University of Posts and Telecommunications (BUPT) unter der Leitung von außerordentlichem Professor Lu Zhaoming kombinierte Chinas BeiDou-Technologie und 5G-Netzwerke, um ein Positionierungssystem für die künftig größte unterirdische Stadt der Welt zu entwickeln.

Xiong'an ist eine Smart City auf nationaler Ebene in der Provinz Hebei, etwa 120 Kilometer von Peking entfernt. Der Spatenstich für das Projekt erfolgte im Jahr 2017, um Unternehmen, Regierungsbehörden sowie Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen unterzubringen, die aus Peking umziehen. Bereits in der Entwurfsphase war der Bau eines unterirdischen Labyrinths unter der Stadt geplant. Technische Leitungen wie Strom, Netzleitungen, Gas und Wasser verlaufen unterirdisch. Die 4 m hohen und 16 m breiten Autobahnkorridore wurden für den Gütertransport errichtet. Darüber hinaus stehen zahlreiche Tiefgaragenstellplätze für Wohn- und Einkaufsbereiche zur Verfügung.

Zusammen bilden sie ein unterirdisches Labyrinth mit drei Hauptetagen und einer Tiefe von 22,5 m. Insgesamt sind über 380 km Tunnel und 22 km2 Tiefgaragen im Bau. Über diesem Komplex befindet sich ein unterirdisches Straßennetz, das alle oberirdischen Wohnanlagen und Parkplätze miteinander verbindet. Nach seiner Fertigstellung wird das Projekt Montreal den Rekord für die größte unterirdische Stadt der Welt ablösen. Kanadas Megalopolis verfügt über nur 32 Kilometer Tunnel, die sich über eine Fläche von 12 Quadratkilometern erstrecken. In der unterirdischen Stadt im finnischen Helsinki hingegen kommt auf jeweils 100 Quadratmeter oberirdische Fläche etwa ein Quadratkilometer unterirdischer Raum. Das Verhältnis in Hung An beträgt 1/80.

Die Größe des oben dargestellten Labyrinths stellt eine besondere Herausforderung für die Navigation dar, da sich Menschen in dem riesigen Raum leicht verirren können. Um das Problem zu lösen, leitet die Fakultät für Informations- und Kommunikationstechnik der BUPT, die über Erfahrung in 5G und Signalpositionierung verfügt, seit 2020 die Forschung. „Wir können im Untergrund telefonieren und eine Website aufrufen, weil das Mobiltelefon ein Signal vom Signalverstärker empfängt“, sagte Lu.

Solche Verstärker empfangen 5G-Signale vom Boden und übertragen sie durch den nahen Weltraum. Das Forschungsteam bei BUPT nutzte dieses Gerät als Ausgangspunkt. Wenn sie das Beidou-Positionierungssignal mithilfe eines vorhandenen Relaissystems übertragen könnten, würden sie ein kostengünstiges, genaues unterirdisches Positionsbestimmungssystem schaffen. Zunächst entwickelten die Forscher spezielle Geräte für den Innenbereich, um schwache Signale zu verstärken, die von Satelliten zur Erde gesendet werden. Laut Chu Xinghe, einem Postdoktoranden am BUPT, kann das Gerät auch irrelevante Signale herausfiltern und gleichzeitig schädliche Auswirkungen blockieren.

Allerdings dürfte die Genauigkeit des Beidou-Systems von 10 Metern über dem Boden für die Anforderungen unter der Erde nicht ausreichen, da insbesondere auf Parkplätzen eine hohe Positionsgenauigkeit erforderlich ist. Daher entwickelte das Team einen Positionierungsalgorithmus, der BeiDou-Satellitensignale, 5G-Signale und Feedback von Geräten integriert. Der neue Algorithmus hilft dabei, den Fahrzeugstandort mit beispielloser Genauigkeit innerhalb von 2–3 m zu berechnen. Auch die Kombination von Satelliten- und 5G-Signalen stellt eine Herausforderung dar, da es zu Störungen kommen kann. Daher passte das Team die Filterfunktionen und Leistungsparameter an, um das Beidou-Signal erfolgreich unterirdisch zu übertragen, ohne die verfügbaren Kommunikationskanäle zu beeinträchtigen.

Nach dem Testen der Technologie bei BUPT halfen Feldtests in Hung An dabei, das Positionierungssystem auf komplexen Straßenabschnitten zu verfeinern. Sobald das Fahrzeug den Parkplatz betritt, erhält es Navigationsanweisungen, die es genau zum Parkplatz führen. Das System wurde auf einer Fläche von mehr als 700.000 m2 unter der Erde in Hung An eingesetzt.

Im Vergleich zu anderen Indoor-Positionierungstechnologien auf Basis von WLAN oder Bluetooth kostet das Projekt etwa halb so viel und verfügt über das Potenzial, auf Krankenhäuser, Gewerbekomplexe, Bergwerke, Flughafenterminals und viele andere komplexe Umgebungen ausgeweitet zu werden. Lu hofft, dass die Technologie auch in anderen Regionen wie Henan, Fujian und Guangdong eingesetzt werden kann.

An Khang (laut The Star )

Quellenlink: https://vnexpress.net/he-thong-dinh-vi-cho-thanh-pho-ngam-lon-nhat-the-gioi-4688126.html