新的导航系统拥有10厘米级别的准确度
2022-11-28 16:15:45来源：cnBeta
代尔夫特理工大学、阿姆斯特丹Vrije大学和VSL的研究人员开发了一种替代性定位系统，该系统比GPS更强大、更准确，尤其是在城市环境中。展示这种新的移动网络基础设施的工作原型达到了10厘米的精度。
这项新技术对于实施广泛的先进的基于位置的应用非常重要，包括自主车辆、量子通信和下一代移动通信系统。该成果将于今天(11月16日)发表在《自然》杂志上。
用于城市环境中稳健的十厘米级定位的混合光学-无线网络的插图。资料来源：代尔夫特理工大学/Stephan Timmers
如今，我们的许多重要基础设施都依赖于全球导航卫星系统，如GPS(美国)和伽利略(欧盟)。然而，这些依赖卫星的导航系统有很大的局限性和脆弱性。在地球上接收时，它们的无线电信号很弱，当无线电信号被建筑物反射或阻挡时，就不能准确定位。
"例如，这可能使GPS在城市环境中变得不可靠，"代尔夫特理工大学的Christiaan Tiberius和该项目的协调人说，"如果我们想使用自动驾驶汽车，这就是一个问题。此外，市民和我们的当局实际上在许多基于位置的应用和导航设备中都依赖GPS。此外，到目前为止，我们还没有备用系统"。
一个名为SuperGPS的项目就此启动，目标是开发一个替代性的定位系统，利用移动通信网络而不是卫星，并且可以比GPS更加准确和可靠。"阿姆斯特丹Vrije大学的Jeroen Koelemeij说："我们意识到，通过一些尖端的创新，电信网络可以转变为一个独立于GPS的非常精确的替代定位系统。我们已经成功了，并成功开发了一个系统，可以像现有的移动和Wi-Fi网络一样提供连接，以及像GPS一样提供准确的定位和时间分配。"
研究具有10厘米精度的导航系统。资料来源：代尔夫特理工大学/Frank Auperlé
一个原子钟
其中一项创新是将移动网络连接到一个非常精确的原子钟上，这样它就可以为定位而广播完全定时的信息，就像GPS卫星在它们携带的原子钟的帮助下所做的那样。这些连接是通过现有的光纤网络进行的。
"我们已经在研究将我们的原子钟产生的国家时间通过电信网络分配给其他地方的用户的技术，"VSL的Erik Dierikx说。"通过这些技术，我们可以把网络变成一个全国性的分布式原子钟--有许多新的应用，如通过移动网络进行非常精确的定位。通过我们现在展示的混合光学-无线系统，原则上任何人都可以无线访问在VSL生产的国家时间。它基本上形成了一个极其精确的无线电时钟，可以达到十亿分之一秒的效果。"
此外，该系统采用的无线电信号的带宽比通常使用的大得多。"建筑物会反射无线电信号，这可能会混淆导航设备。我们系统的大带宽有助于理清这些混乱的信号反射，并实现更高的定位精度，"代尔夫特理工大学的Gerard Janssen解释说。"同时，无线电频谱内的带宽是稀缺的，因此很昂贵。我们通过使用一些相关的小带宽无线电信号分布在一个大的虚拟带宽上来规避这个问题。这样做的好处是，只有一小部分的虚拟带宽被实际使用，而且信号可以与移动电话的信号非常相似。"
