GPS-навигация оставалась важнейшей технологией в течение десятилетий, но она имеет свои ограничения, особенно в городских районах, где сигналы спутников могут быть искажены. Инженеры в Нидерландах разработали SuperGPS - гибридную систему позиционирования, которая объединяет беспроводные и оптические данные для определения местоположения с точностью до сантиметров. А главное - этой системе не нужны спутники.
Проблема GPS
Каждый из обычных спутников GPS содержит атомные часы, которые выдают чрезвычайно точное время, синхронизированное с часами на земле и на других спутниках. Приемное устройство (например, ваш смартфон) взаимодействует сразу с несколькими спутниками и вычисляет свое собственное положение в трехмерном пространстве на основе времени, которое требуется сигналу, чтобы дойти до земли из космоса.
Точность позиционирования GPS может достигать нескольких сантиметров. Но это в идеальных условиях. На практике же все не так гладко. Здания и другие физические препятствия между приемником и спутниками могут нарушать работу сигналов и расширять окно ошибки до нескольких метров или даже десятков метров.
Поскольку данные о местоположении становятся все более важными для будущих технологий, вроде беспилотных машин, ученые ищут новые способы сделать навигацию более точной и стабильной. Именно для этого нужна система SuperGPS.
«Супер-GPS»
Система SuperGPS разработана исследователями из Делфтского технического университета, Амстердамского свободного университета и Национальный институт метрологии VSL в Делфте (Нидерланды).
SuperGPS функционирует по тому же принципу, что и спутниковая GPS, но не полагается на спутники. Вместо этого она подключается к существующим телекоммуникационным сетям.
Роль спутников в этом случае выполняют беспроводные радиопередатчики, которые устанавливаются в районах города. Вместо того, чтобы оснащать каждый передатчик собственными атомными часами, их связывают с едиными атомными часами с помощью оптоволоконных кабелей. В дальнейшем система работает как обычный GPS. Приемное устройство триангулирует собственное положение, связываясь с несколькими передатчиками и вычисляя время, необходимое на то, чтобы получить сигнал от каждого из них.
При этом SuperGPS избегает проблемы искажения сигналов, поскольку использует большую «виртуальную» полосу пропускания, состоящую из нескольких меньших полос пропускания. Проще говоря, передатчики генерируют сигналы, аналогичные тем, которые используются в мобильной связи. Таким образом, система может игнорировать помехи от зданий и других физических объектов.
Тесты показывают, что SuperGPS позволяет отслеживать положение устройств в пределах нескольких десятков сантиметров в самой загруженной городской среде.
Стоит отметить, что SuperGPS не призвана полностью заменить GPS. Скорее, она создается в помощь спутниковой навигации, чтобы повысить точность отслеживания в городских районах или обеспечить резервную систему в случае потери сигнала спутников.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
