許多人都會依靠 GPS(全球定位系統)來預估旅行的時間、找到要去的地方的路、避免交通堵塞、追蹤孩子的情況,以及最常用來避免迷路。

但這個系統也不是每次都完全準確,尤其是在建築密集區,很難與衛星保持直線的連線。

現在,研究人員提出了一項新的改進技術,在某些情況下可以取代 GPS。它被稱為「SuperGPS」,精確度在 10 厘米(或 3.9 英寸)之內,並且不依賴於導航衛星系統。

這個新技術使用了類似於蜂巢式網路的網絡,但這種網絡模式不是將數據傳輸到我們的手機,而是在設備上直接進行精確的修復。

無線電發射器和光纖網絡的組合構成了該系統的基礎,並且在此之上進行了一些巧妙的調整。

荷蘭阿姆斯特丹自由大學的物理學家 Jeroen Koelemeij 說:「我們意識到,透過一些頂尖的革新,電信網路可以轉變為一個獨立於 GPS 、非常精確的替代定位系統。」

「我們已經成功開發了一個系統,它可以提供像現有的手機和 Wi-Fi 網絡一樣的連接,以及像 GPS 一樣的精準定位和時間分配。」

在一個有六個無線電發射器的測試場地,研究人員能夠在 660 平方米(7,104 平方英尺)的範圍內展示他們的系統。為了測量距離,無線電信號傳輸的時間可以被測量及顯示出來,並且還會顯示出各個設備的位置。

SuperGPS 系統結合了發射器、接收器、數據中心和同步的原子鐘。(荷蘭台夫特理工大學)

新的網路定位系統的關鍵組成之一是一個同步的原子鐘:準確的時間代表更精確的定位。 從本質上來說,光纖電纜作為連接,使所有東西保持同步,並精確到十億分之一秒。

該系統還配備了一個比正常情況還大的無線電信號頻寬——雖然因無線電頻譜頻寬數量少而價格昂貴,該團隊使用幾個小頻寬無線電信號組合在一起,形成一個更大的虛擬頻寬用於網路通信。

這種額外的頻寬克服了一般 GPS 最大的問題之一,也就是無線電信號容易被建築物反射並很快變得混亂。

荷蘭台夫特理工大學的電氣工程師 Christiaan Tiberius 說:「這會使 GPS 在城市環境中變得不可靠,如果我們想使用汽車的自動駕駛系統,這會是一個很嚴重的問題。」

根據開發該系統的研究人員稱,除了汽車的自動駕駛之外,新系統還可以用於規劃移動裝置的量子通信網路和其下一代網絡。

雖然包含 GPS 在內的全球導航衛星系統 (GNSS) 都有其用途,並會在未來很長一段時間內繼續使用,但專家們仍在不斷尋找改進和完善它的方法。

需要進行更多測試才能將 SuperGPS 確定為 GPS 的真正替代品。儘管它的傳輸協定和硬體已經在使用中,但以網路為基礎的系統也需要時間進行設置。據研究人員稱,目前的移動裝置和 Wi-Fi 訊號已能適應這項工作。

研究人員在他們發表的論文中表示:「這項工作讓我們看到了一個未來,到時候電信網絡不僅提供訊號連接,還提供獨立於 GNSS 的定時和定位服務,將具有前所未有的準確性和可靠性。」

該研究已發表在 Nature 雜誌上。

資料來源:

  1. Nield, D., (​​23 November 2022). ‘SuperGPS’ Technology Accurately Pinpoints Your Position Within Inches. ScienceAlert
  2. Koelemeij, J. C. J., Dun, H., Diouf, C. E. V., Dierikx, E. F., Janssen G. J. M., & Tiberius, C. C. J. M., (​​16 November 2022). ​​A hybrid optical–wireless network for decimetre-level terrestrial positioning. Nature
  3. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/supergps-technology-accurately-pinpoints-your-position-within-inches (Wwing/E+/Getty Images)
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