Key takeaways
- Forskere har kommet opp med et alternativt navigasjonssystem som bruker kvantemekanikk i stedet for GPS.
- GPS-systemer kan være fastkjørte eller utilgjengelige.
- Noen autonome biler kan navigere ved å bruke visuelle signaler fra kameraer, radarer og lidarer som er korrelert med kartinformasjon.
Du trenger kanskje ikke GPS snart for å finne veien.
Globale posisjoneringssystemer (GPS) har blitt allestedsnærværende i alt fra telefoner til biler. Men forskere har kommet opp med en ny metode som bruker kvantemekanikk for å holde styr på retninger i stedet for satellittnettverket.
"Det er alltid en sjanse for at GPS ikke er tilgjengelig," sa Sandia National Laboratories-forsker Peter Schwindt til Lifewire i et e-postintervju. "Kanskje du er i et område der du ikke kan motta GPS, for eksempel i en urban canyon eller en tunnel. GPS er også lett fastkjørt. Hvis applikasjonene ikke kan tolerere risikoen for utilgjengelighet av GPS, er et alternativ nødvendig."
Arbeid med usikkerhet
Schwindt og kollegene hans beskrev nylig kvanteenheten i en artikkel publisert i AVS Quantum Science. Det er en avokadoformet dings med titanmetallvegger og safirvinduer som inneholder en sky av atomer ved de rette forholdene for presise navigasjonsmålinger.
Vakuumpakken vil gå inn i et atominterferometer, akselerometer eller gyroskop. Tre høypresisjonsmålere og tre gyroskop danner en treghetsmåleenhet som måler små retningsendringer.
"Atom-interferometerteknologi har potensial til å være en treghetssensor med svært høy presisjon som kan tillate navigering i timevis uten eksterne oppdateringer hvis presisjonen i laboratoriet kan oversettes til en praktisk enhet," sa Schwindt.
Det er to hovedmåter å navigere uten GPS, sa Schwindt. Den vanligste metoden er å bruke andre eksterne signaler for å få posisjonsinformasjon, for eksempel mobiltelefonsignaler. Den andre er å bruke treghetssensorer, som måler akselerasjonen og rotasjonen (f.eks. en bil eller et fly) uten behov for eksterne signaler. Treghetsmålinger behandles kontinuerlig for å gi en kontinuerlig oppdatering av plattformens posisjon, orientering og hastighet.
Robocars Need Better Maps
Autonome bilselskaper gjør fremskritt i å finne måter for kjøretøyene deres å navigere uten GPS. Disse autonome bilene bruker visuelle signaler fra kameraer, radarer og lidarer som er korrelert med kartinformasjon, fort alte John Fischer, visepresident for avansert forskning og utvikling hos navigasjonsselskapet Orolia, til Lifewire i et e-postintervju.
"Akkurat som du ikke trenger GPS for å kjøre i nabolaget ditt - har du kartene og de visuelle signalene lagret i dine hjerneautonome navigasjonssystemer nå enorme kartdatabaser og gatevisninger å referere til," la han til. "Legg til dette et treghetsnavigasjonssystem som bruker gyroskoper og akselerometre for å måle relativ bevegelse - og du har god navigasjon."
Sandia National Laboratories
For de som ikke skal hoppe i en Tesla, må GPS-en i seg selv oppgraderes. En ny generasjon av satellitter med lav jordbane (LEO) som allerede er i verdensrommet, har signaler opptil 1000 ganger sterkere ved jordoverflaten, og kan brukes som et alternativ til GPS.
Det relativt nye 5G-mobilnettverket vil også tilby posisjonsbaserte tjenester (LBS) som vil nærme seg GPS-nøyaktighet, sa Fischer.
En måte brukere kan dra nytte av alternativer til GPS er forbedret sikkerhet, sa nettsikkerhetsekspert Magda Chelly til Lifewire.
"Jeg føler meg bekymret for GPS-applikasjonen og potensialet til å endre dataintegriteten eller endre de virkelige GPS-koordinatene til en bil eller annen enhet," la hun til. "Vi ser tusenvis av mobilapplikasjoner som tilbyr tjenester basert på GPS-koordinater. Det som er bekymringsfullt er imidlertid at GPS-koordinatene kan forfalskes hvis applikasjonen ikke bruker riktig sikkerhet."
Selv om du bruker GPS, finnes det måter å forbedre opplevelsen på. Selvkjørende biler kan utvides med veifinningsteknologi, for eksempel et HD-kart som kombinerer lidar og optiske sensorer, sa Tatiana Vyunova, en leder ved kartselskapet HERE Technologies, til Lifewire.
Atom interferometerteknologi har potensial til å være en treghetssensor med svært høy presisjon som kan tillate navigering i timevis uten eksterne oppdateringer…
Mercedes-Benz, for eksempel, bruker Here's HD Live Maps på noen av bilene sine, slik at brukere kan "se utover" GPS og rekkevidden av innebygde sensorer.
"Ytterligere kilder til lokalisering og posisjonering gir systemer ekstra lag med sikkerhet, sikkerhet og redundans," sa Vyunova. "Vanlige årsaker inkluderer GPS-stopping, forfalskning eller signalfeil i urbane kløfter."
