Ключевые выводы
- Исследователи придумали альтернативную навигационную систему, использующую квантовую механику вместо GPS.
- Системы GPS могут быть заблокированы или недоступны.
- Некоторые автономные автомобили могут перемещаться, используя визуальные подсказки от камер, радаров и лидаров, коррелированные с картографической информацией.
Скоро вам может не понадобиться GPS, чтобы ориентироваться.
Глобальные системы позиционирования (GPS) стали повсеместными во всем, от телефонов до автомобилей. Но исследователи придумали новый метод, который использует квантовую механику для отслеживания направлений вместо спутниковой сети.
«Всегда есть вероятность, что GPS недоступен», - сказал в интервью Lifewire ученый из Sandia National Laboratories Питер Швиндт. «Возможно, вы находитесь в месте, где вы не можете принимать GPS, например, в городском каньоне или туннеле. Кроме того, GPS легко блокируется. Таким образом, если приложения не могут допустить риск недоступности GPS, требуется альтернатива».
Работа с неопределенностью
Швиндт и его коллеги недавно описали квантовое устройство в статье, опубликованной в AVS Quantum Science. Это устройство в форме авокадо со стенками из титанового металла и сапфировыми окнами, которое содержит облако атомов в правильных условиях для точных навигационных измерений.
Вакуумный пакет будет использоваться в атомном интерферометре, акселерометре или гироскопе. Три высокоточных акселерометра и три гироскопа образуют инерциальный измерительный блок, который измеряет малейшие изменения направления.
«Технология атомного интерферометра может стать очень высокоточным инерциальным датчиком, который может обеспечить навигацию в течение нескольких часов без внешних обновлений, если точность в лаборатории можно будет преобразовать в практическое устройство», - сказал Швиндт.
Есть два основных способа навигации без GPS, сказал Швиндт. Наиболее распространенным методом является использование других внешних сигналов для получения информации о местоположении, таких как сигналы сотового телефона. Другой заключается в использовании инерциальных датчиков, которые измеряют ускорение и вращение (например, автомобиля или самолета) без необходимости внешних сигналов. Инерциальные измерения непрерывно обрабатываются для непрерывного обновления положения, ориентации и скорости платформы.
Robocars нужны лучшие карты
Автономные автомобильные компании добиваются успехов в поиске способов навигации своих автомобилей без GPS. Эти автономные автомобили используют визуальные сигналы от камер, радаров и лидаров, коррелированные с картографической информацией, сказал в интервью Lifewire Джон Фишер, вице-президент по передовым исследованиям и разработкам в навигационной компании Orolia.
«Точно так же, как вам не нужен GPS, чтобы ездить по окрестностям - у вас есть карты и визуальные подсказки, хранящиеся в вашем мозгу, - автономные навигационные системы теперь имеют огромные базы данных карт и виды улиц, на которые можно ссылаться», - добавил он. «Добавьте к этому инерциальную навигационную систему, использующую гироскопы и акселерометры для измерения относительного движения, и вы получите хорошую навигацию».
Национальные лаборатории Сандия
Для тех, кто не будет прыгать в Tesla, сам GPS должен быть обновлен. Спутники нового поколения на низкой околоземной орбите (LEO), уже находящиеся в космосе, имеют сигналы, до 1000 раз более сильные на поверхности Земли, и могут использоваться в качестве альтернативы GPS.
Кроме того, относительно новая сотовая сеть 5G будет предлагать услуги на основе определения местоположения (LBS), которые будут приближаться к точности GPS, сказал Фишер.
Пользователи могут извлечь выгоду из альтернатив GPS - это повышенная безопасность, сказала Lifewire эксперт по кибербезопасности Магда Челли.
«Меня беспокоит приложение GPS и возможность изменить целостность данных или изменить реальные GPS-координаты автомобиля или любого другого устройства», - добавила она. «Мы видим тысячи мобильных приложений, предоставляющих услуги на основе GPS-координат. Однако беспокоит то, что GPS-координаты могут быть подделаны, если приложение не использует надлежащие меры безопасности».
Даже если вы используете GPS, есть способы улучшить работу. Беспилотные автомобили могут быть дополнены технологиями навигации, такими как HD-карта, которая сочетает в себе лидар и оптические датчики, рассказала Lifewire Татьяна Вьюнова, менеджер картографической компании HERE Technologies..
Технология атомного интерферометра может стать очень высокоточным инерциальным датчиком, который может обеспечить навигацию в течение нескольких часов без внешних обновлений…
Mercedes-Benz, например, использует HD Live Maps на некоторых своих автомобилях, позволяя пользователям «видеть дальше» GPS и диапазона бортовых датчиков.
«Дополнительные источники локализации и позиционирования обеспечивают системам дополнительные уровни защиты, безопасности и резервирования», - сказала Вьюнова. «Распространенные причины включают глушение GPS, спуфинг или ошибки сигнала в городских каньонах».
