Key takeaways
- Forskere er kommet med et alternativt navigationssystem, der bruger kvantemekanik i stedet for GPS.
- GPS-systemer kan være fastklemt eller utilgængelige.
- Nogle autonome biler kan navigere ved hjælp af visuelle signaler fra kameraer, radarer og lidarer, der er korreleret med kortoplysninger.
Du har måske snart ikke brug for GPS for at finde rundt.
Globale positioneringssystemer (GPS) er blevet allestedsnærværende i alt fra telefoner til biler. Men forskere har fundet frem til en ny metode, der bruger kvantemekanik til at holde styr på retninger i stedet for satellitnetværket.
"Der er altid en chance for, at GPS ikke er tilgængelig," sagde Sandia National Laboratories-forsker Peter Schwindt til Lifewire i et e-mailinterview. "Måske er du i et område, hvor du ikke kan modtage GPS, f.eks. i en bykløft eller en tunnel. GPS er også let fastklemt. Hvis applikationerne således ikke kan tolerere risikoen for utilgængelighed af GPS, er et alternativ påkrævet."
Arbejde med usikkerhed
Schwindt og hans kolleger beskrev for nylig kvanteanordningen i et papir offentliggjort i AVS Quantum Science. Det er en avocado-formet gadget med titaniummetalvægge og safirvinduer, der indeholder en sky af atomer under de rette forhold til præcise navigationsmålinger.
Vakuumpakken ville gå ind i et atominterferometer, accelerometer eller gyroskop. Tre højpræcisionsaccelerometre og tre gyroskoper danner en inertimåleenhed, som måler små ændringer i retning.
"Atom-interferometerteknologi har potentialet til at være en meget højpræcisions inertisensor, der kunne tillade navigation i timevis uden eksterne opdateringer, hvis præcisionen i laboratoriet kan omsættes til en praktisk enhed," sagde Schwindt.
Der er to hovedmåder at navigere uden GPS, sagde Schwindt. Den mest almindelige metode er at bruge andre eksterne signaler til at få positionsinformation, såsom mobiltelefonsignaler. Den anden er at bruge inertisensorer, som måler accelerationen og rotationen (f.eks. en bil eller et fly) uden behov for eksterne signaler. Inertimålinger behandles kontinuerligt for at levere en kontinuerlig opdatering af platformens position, orientering og hastighed.
Robocars Need Better Maps
Autonome bilselskaber gør fremskridt med at finde måder, hvorpå deres køretøjer kan navigere uden GPS. Disse autonome biler bruger visuelle signaler fra kameraer, radarer og lidarer, der er korreleret med kortoplysninger, fort alte John Fischer, vicepræsident for avanceret forskning og udvikling hos navigationsfirmaet Orolia, til Lifewire i et e-mailinterview.
"Ligesom du ikke har brug for GPS for at køre i dit nabolag - har du kortene og de visuelle signaler gemt i dine hjerneautonome nav-systemer, der nu har enorme kortdatabaser og gadeudsigter til reference," tilføjede han. "Føj til dette et inerti-navigationssystem, der bruger gyroskoper og accelerometre til at måle relativ bevægelse - og du har god navigation."
Sandia National Laboratories
For dem, der ikke skal hoppe i en Tesla, skal GPS-en selv opgraderes. En ny generation af lavt kredsløb om jorden (LEO) satellitter, der allerede er i rummet, har signaler op til 1.000 gange stærkere på jordens overflade og kan bruges som et alternativ til GPS.
Det relativt nye 5G-mobilnetværk vil også tilbyde Location Based Services (LBS), der vil nærme sig GPS-nøjagtighed, sagde Fischer.
En måde, brugerne kan drage fordel af alternativer til GPS, er forbedret sikkerhed, sagde cybersikkerhedsekspert Magda Chelly til Lifewire.
"Jeg føler mig bekymret over GPS-applikationen og potentialet til at ændre dataintegriteten eller ændre de rigtige GPS-koordinater for en bil eller enhver anden enhed," tilføjede hun. "Vi ser tusindvis af mobilapplikationer, der leverer tjenester baseret på GPS-koordinater. Det bekymrende er imidlertid, at GPS-koordinaterne kan forfalskes, hvis applikationen ikke bruger den rigtige sikkerhed."
Selv hvis du bruger GPS, er der måder at forbedre oplevelsen på. Selvkørende biler kan udvides med wayfinding-teknologi, såsom et HD-kort, der kombinerer lidar og optiske sensorer, fort alte Tatiana Vyunova, en leder hos kortvirksomheden HERE Technologies, til Lifewire.
Atom-interferometerteknologi har potentialet til at være en meget høj præcision inertisensor, der kunne tillade navigation i timevis uden eksterne opdateringer…
Mercedes-Benz bruger f.eks. Here's HD Live Maps på nogle af sine biler, hvilket gør det muligt for brugerne at "se ud over" GPS og rækkevidden af indbyggede sensorer.
"Yderligere kilder til lokalisering og positionering giver systemer ekstra lag af sikkerhed, sikkerhed og redundans," sagde Vyunova. "Almindelige årsager omfatter GPS-jamming, spoofing eller signalfejl i bykløfter."
