Kluczowe dania na wynos
- Naukowcy opracowali alternatywny system nawigacji, który wykorzystuje mechanikę kwantową zamiast GPS.
- Systemy GPS mogą być zablokowane lub niedostępne.
- Niektóre samochody autonomiczne mogą nawigować za pomocą wizualnych wskazówek z kamer, radarów i lidarów skorelowanych z informacjami z mapy.
Wkrótce możesz nie potrzebować GPS, aby znaleźć drogę.
Globalne systemy pozycjonowania (GPS) stały się wszechobecne we wszystkim, od telefonów po samochody. Ale naukowcy opracowali nową metodę, która wykorzystuje mechanikę kwantową do śledzenia kierunków zamiast sieci satelitarnej.
„Zawsze istnieje szansa, że GPS jest niedostępny” – powiedział Lifewire naukowiec z Sandia National Laboratories, Peter Schwindt w wywiadzie e-mailowym. „Być może znajdujesz się w obszarze, w którym nie możesz odbierać sygnału GPS, na przykład w kanionie miejskim lub tunelu. Ponadto GPS łatwo się zacina. Dlatego też, jeśli aplikacje nie tolerują ryzyka niedostępności GPS, wymagana jest alternatywa.”
Praca z niepewnością
Schwindt i jego koledzy opisali niedawno urządzenie kwantowe w artykule opublikowanym w AVS Quantum Science. To gadżet w kształcie awokado z tytanowymi metalowymi ściankami i szafirowymi okienkami, który zawiera chmurę atomów w odpowiednich warunkach do precyzyjnych pomiarów nawigacyjnych.
Opakowanie próżniowe trafiłoby do interferometru atomowego, akcelerometru lub żyroskopu. Trzy bardzo precyzyjne akcelerometry i trzy żyroskopy tworzą bezwładnościową jednostkę pomiarową, która mierzy niewielkie zmiany kierunku.
„Technologia interferometru atomowego może stać się bardzo precyzyjnym czujnikiem bezwładnościowym, który umożliwi nawigację przez wiele godzin bez zewnętrznych aktualizacji, jeśli precyzję w laboratorium można przełożyć na praktyczne urządzenie”, powiedział Schwindt.
Istnieją dwa główne sposoby nawigacji bez GPS, powiedział Schwindt. Najpopularniejszą metodą jest użycie innych sygnałów zewnętrznych w celu uzyskania informacji o położeniu, takich jak sygnały telefonu komórkowego. Drugim jest zastosowanie czujników bezwładnościowych, które mierzą przyspieszenie i obrót (np. samochodu lub samolotu) bez konieczności użycia sygnałów zewnętrznych. Pomiary bezwładności są stale przetwarzane w celu zapewnienia ciągłej aktualizacji pozycji, orientacji i prędkości platformy.
Robocary potrzebują lepszych map
Autonomiczne firmy samochodowe dokonują postępów w poszukiwaniu sposobów na nawigację swoich pojazdów bez GPS. Te autonomiczne samochody wykorzystują wizualne wskazówki z kamer, radarów i lidarów skorelowane z informacjami z mapy, powiedział w wywiadzie dla Lifewire John Fischer, wiceprezes zaawansowanych badań i rozwoju w firmie nawigacyjnej Orolia.
„Tak jak nie potrzebujesz GPS do jazdy w swojej okolicy – masz mapy i wskazówki wizualne przechowywane w autonomicznych systemach nawigacyjnych mózgu, które teraz mają ogromne bazy danych map i widoki ulic” – dodał. „Dodaj do tego system nawigacji bezwładnościowej - wykorzystujący żyroskopy i akcelerometry do pomiaru ruchu względnego - i masz dobrą nawigację”.
Krajowe Laboratoria Sandia
Dla tych, którzy nie będą wskakiwać do Tesli, sam GPS powinien zostać ulepszony. Nowa generacja satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO) już w kosmosie ma sygnały do 1000 razy silniejsze na powierzchni Ziemi i może być używana jako alternatywa dla GPS.
Ponadto stosunkowo nowa sieć komórkowa 5G będzie oferować usługi oparte na lokalizacji (LBS), które zbliżą się do dokładności GPS, powiedział Fischer.
Jednym ze sposobów, w jaki użytkownicy mogą skorzystać z alternatyw dla GPS, jest zwiększone bezpieczeństwo, powiedziała Lifewire ekspert ds. cyberbezpieczeństwa Magda Chelly.
„Niepokoi mnie aplikacja GPS i możliwość zmiany integralności danych lub zmiany rzeczywistych współrzędnych GPS samochodu lub innego urządzenia” – dodała. „Widzimy tysiące aplikacji mobilnych świadczących usługi w oparciu o współrzędne GPS. Jednak niepokojące jest to, że współrzędne GPS mogą zostać sfałszowane, jeśli aplikacja nie korzysta z odpowiednich zabezpieczeń”.
Nawet jeśli korzystasz z GPS, istnieją sposoby na poprawę doświadczenia. Autonomiczne samochody można wzbogacić o technologię wyszukiwania drogi, taką jak mapa HD, która łączy czujniki lidarowe i optyczne – powiedziała Lifewire Tatiana Vyunova, menedżer w firmie mapującej HERE Technologies.
Technologia interferometru Atom ma potencjał, aby stać się bardzo precyzyjnym czujnikiem bezwładnościowym, który może pozwolić na wielogodzinną nawigację bez zewnętrznych aktualizacji…
Mercedes-Benz, na przykład, używa Here's HD Live Maps w niektórych swoich samochodach, umożliwiając użytkownikom „spojrzenie poza” GPS i zakres czujników pokładowych.
„Dodatkowe źródła lokalizacji i pozycjonowania zapewniają systemom dodatkowe warstwy zabezpieczeń, bezpieczeństwa i redundancji”, powiedział Vyunova. „Częste przyczyny to zacinanie się GPS, podszywanie się lub błędy sygnału w miejskich kanionach”.
