Flerantennsystem förbättrar inomhuspositionering och självkörande fordon
Marco Marinho har gjort den praktiska tillämpningen av flerantennsystem möjlig. Dessa system har hittills mest varit begränsade till teorin och väldigt svåra att tillämpa i praktiska scenarier. Nu blir det möjligt att förlänga sensornätverkens livslängd och att upptäcka placeringen av radiosändningar från andra användare i ett trådlöst nätverk med mycket hög noggrannhet. Detta kan till exempel användas för inomhuspositionering med hög precision och av självkörande fordon.
Den 5 mars presenterar och försvarar Marco Marinho sin doktorsavhandling i ämnet.
"Tekniken med flerantennsystem kan upptäcka antingen andra fordon eller en fotgängare innan föraren ser dem och därmed undvika svåra olyckor."
– Marco Marinho
– En väldigt användbar tillämpning är i våra framtida smarta fordon. Tekniken med flerantennsystem kan upptäcka antingen andra fordon eller en fotgängare innan föraren ser dem och därmed undvika svåra olyckor, säger Marco Marinho.
Flerantennsystem – så kallade MIMO (multiple-input multiple-output) – mångdubblar kapaciteten hos en radiolänk genom att använda flera sändar- och mottagarantenner. MIMO har blivit en oumbärlig del av standarder för trådlös kommunikation.
– Flerantennsystem finns i vår vardag, även om vi inte ser dem. Till exempel när en trådlös router har mer än en antenn. Mobilmaster är också vanligtvis utrustade med sådana system, säger Marco Marinho.
Exempel på hur flerantennsystem kan installeras i bilar för att upptäcka fotgängare via deras mobiltelefonsignal. Bild: MARCO MARINHO
Positionering med en centimeters precision
– Den huvudsakliga användningen av flerantennsystem i dag är för att få snabbare datahastigheter med trådlös kommunikation. Men när dessa antenner organiseras på ett visst sätt kan de användas för flera andra tillämpningar, en av dem är effektiv kommunikation mellan fordon och en annan är noggrann positionering inomhus.
– Inomhuspositionering är fortfarande en stor utmaning, men jag tror att metoden som presenteras i avhandlingen skulle kunna vara till stor nytta i sådana scenarier.
"Precisionen med vilken vi kunde spåra användare genom att utnyttja flerantennsystem överraskade mig mycket."
Positionering inomhus kan till exempel vara användbart för att hitta på stora flygplatser eller i shoppingcenter. Digitala guider på ett museum kan berätta vilket konstverk besökaren står framför baserat på hens position. Det kan också vara en hjälp för att lokalisera varor i ett lager.
Ett överraskande resultat av forskningen är den extrema precisionen i positioneringen:
– Precisionen med vilken vi kunde spåra användare genom att utnyttja flerantennsystem överraskade mig mycket. Under rätt förutsättningar kunde vi exakt ange en användares position med runt en centimeters precision, säger Marco Marinho.
Marco Marinho presenterar och försvarar sin avhandling den 5 mars kl 10.15 på Högskolan i Halmstad. Hans mål är att fortsätta forska om flerantennsystem även efter sin disputation. Bild: LOUISE WANDEL
”Kärlek vid första ögonkastet”
Marco Marinho tog examen som nätverksingenjör vid University of Brasília i Brasilien.
– Under min grundutbildning kom jag i kontakt med området ”array processing” (signalbearbetning för flerantennsystem) och det var kärlek vid första ögonkastet. Jag började forska lite då och fick möjligheten att vistas på DLR (det tyska rymdcentret) under mina masterstudier, där jag lärde mig mycket om gps och positioneringssystem generellt.
Under doktorandstudierna som följde, presenterades Marco Marinho för professor Alexey Vinel på Högskolan i Halmstad.
– Efter några samtal med professor Vinel blev det tydligt att min kunskap om array processing och positionering skulle kunna vara användbar inom ramen för fordonsnätverk, som är ett forskningsområde i fokus på Högskolan i Halmstad. Jag fick veta av min landsman Edison Pignaton, som var den första att disputera vid Högskolan i Halmstad, att miljön och förhållandena här är fantastiska, så jag tog chansen att komma hit för att forska.
Exempel på hur den föreslagna MIMO-tekniken (multiple-input multiple-output) kan förbättra kommunikationen genom att nå längre avstånd jämfört med SISO-tekniker (single-input single-output). Bild: MARCO MARINHO
Marco Marinho arbetar med professor Alexey Vinel och de två samarbetar också med professor Fredrik Tufvesson på Lunds universitet. Målet för Marco Marinhos forskning de senaste fyra åren har varit att hitta sätt att förbättra energieffektiviteten och interaktionen mellan mobila och statiska noder i trådlösa sensornätverk genom användning av samverkande MIMO-tekniker. Han har också studerat den praktiska användningen av dessa flerantennsystem i kommunikationen mellan tunga fordon i ett fordonståg*.
"Under det senaste året har vi utvecklat de praktiska aspekterna av vår forskning."
– Under de första tre åren av mina doktorandstudier var min forskning nästan uteslutande grundforskning, matematiska modeller och formuleringar. Under det senaste och sista året har vi utvecklat de praktiska aspekterna av vår forskning.
Den unge forskaren skulle vilja fortsätta att utforska området:
– Mitt mål är en postdoktoral tjänst där jag kan forska vidare i dessa ämnen.
* Fordonståg: länkning av två eller fler fordon i en konvoj, genom användning av nätverksteknik och system för autonom körning.
Text: LOUISE WANDEL
Översättning: JENNY BISIACH
Toppbild: ANDREY SUSLOV/ISTOCK