Исследователи Делфтского технологического университета, Амстердамского свободного университета и VSL разработали альтернативную систему позиционирования, которая является более надежной и точной, чем GPS, особенно в городских условиях. Рабочий прототип, продемонстрировавший эту новую инфраструктуру мобильной сети, достиг точности 10 сантиметров.
Эта новая технология важна для реализации ряда приложений на основе определения местоположения, включая автоматизированные транспортные средства, квантовую связь и системы мобильной связи следующего поколения. Результаты были опубликованы сегодня (16 ноября) в журнале Nature.
Большая часть нашей жизненно важной инфраструктуры опирается на глобальные навигационные спутниковые системы , такие как GPS США и Galileo ЕС. Однако эти системы, использующие спутники, имеют свои ограничения и уязвимые места. Их радиосигналы слабы при приеме на Земле, и точное позиционирование больше невозможно, если радиосигналы отражаются или блокируются зданиями.
«Это может сделать GPS ненадежным, например, в городских условиях, — говорит Кристиан Тибериус из Делфтского технологического университета и координатор проекта, — что является проблемой, если мы когда-либо захотим использовать автоматизированные транспортные средства. Кроме того, граждане и наши власти фактически зависят на GPS для многих приложений и навигационных устройств, основанных на местоположении. Кроме того, до сих пор у нас не было резервной системы».
Целью проекта под названием SuperGPS была разработка альтернативной системы позиционирования, которая использует сеть мобильной связи вместо спутников и может быть более надежной и точной, чем GPS.
«Мы поняли, что с помощью нескольких передовых инноваций телекоммуникационная сеть может быть преобразована в очень точную альтернативную систему позиционирования, независимую от GPS», — говорит Йерун Коэлемей из Vrije Universiteit Amsterdam. «Мы преуспели и успешно разработали систему, которая может обеспечивать связь, как существующие мобильные сети и сети Wi-Fi, а также точное позиционирование и распределение времени, как GPS».
Атомные часы
Одним из таких нововведений является подключение мобильной сети к очень точным атомным часам, чтобы она могла транслировать точно синхронизированные сообщения для определения местоположения, точно так же, как это делают спутники GPS с помощью атомных часов, которые они несут на борту.
Эти соединения осуществляются через существующую оптоволоконную сеть. «Мы уже изучали методы передачи национального времени, производимого нашими атомными часами , пользователям в других местах через телекоммуникационную сеть», — говорит Эрик Дирикс из VSL.
«С помощью этих методов мы можем превратить сеть в общенациональные распределенные атомные часы . — со многими новыми приложениями, такими как очень точное позиционирование через мобильные сети. С гибридной оптико-беспроводной системой, которую мы продемонстрировали сейчас, в принципе любой может иметь беспроводной доступ к национальное время, производимое в VSL. По сути, оно представляет собой чрезвычайно точные радиочасы с точностью до одной миллиардной доли секунды».
Кроме того, в системе используются радиосигналы с более широкой полосой пропускания, чем обычно. «Здания отражают радиосигналы, которые могут сбивать с толку навигационные устройства. Широкая полоса пропускания нашей системы помогает разобраться с этими сбивающими с толку отражениями сигналов и обеспечивает более высокую точность позиционирования», — объясняет Джерард Янссен из Технологического университета Делфта.
«В то же время полоса пропускания в радиочастотном спектре ограничена и, следовательно, дорога. Мы обходим это, используя ряд связанных радиосигналов с малой полосой пропускания, распределенных по большой виртуальной полосе пропускания. Это имеет то преимущество, что только небольшая часть виртуальной полосы пропускания на самом деле используется, и сигналы могут быть очень похожи на сигналы мобильных телефонов».
