Дослідники Делфтського технологічного університету, Vrije Universiteit Amsterdam і VSL розробили альтернативну систему позиціювання, яка є більш надійною та точною, ніж GPS, особливо в міських умовах. Робочий прототип, який продемонстрував цю нову інфраструктуру мобільної мережі, досяг точності 10 сантиметрів. Ця нова технологія важлива для реалізації цілого ряду додатків на основі визначення місця розташування, включаючи автоматизовані транспортні засоби, квантовий зв’язок і системи мобільного зв’язку нового покоління.
Значна частина нашої життєво важливої інфраструктури залежить від глобальних навігаційних супутникових систем, таких як GPS США та Galileo ЄС. Проте ці системи, які покладаються на супутники, мають свої обмеження та вразливі місця. Їхні радіосигнали слабкі, коли приймаються на Землі, і точне визначення місця розташування більше неможливе, якщо радіосигнали відбиваються або блокуються будівлями.
«Це може зробити GPS ненадійним, наприклад, у міських умовах, — каже Крістіан Тіберіус з Делфтського технологічного університету та координатор проєкту, — що стане проблемою, якщо ми колись захочемо використовувати автоматизовані транспортні засоби. Крім того, громадяни та наша влада насправді залежать від на GPS для багатьох програм на основі визначення місцеперебування та навігаційних пристроїв. Крім того, поки що у нас не було резервної системи».
Метою проєкту під назвою SuperGPS була розробка альтернативної системи позиціювання, яка використовує мобільну телекомунікаційну мережу замість супутників і яка може бути більш надійною та точною, ніж GPS.
«Ми зрозуміли, що за допомогою кількох передових інновацій телекомунікаційну мережу можна перетворити на дуже точну альтернативну систему позиціювання, яка не залежить від GPS», — говорить Єрун Коелемей з Vrije Universiteit Amsterdam. «Ми досягли успіху та успішно розробили систему, яка може забезпечити підключення, як це роблять що існує мобільні мережі та мережі Wi-Fi, а також точне позиціювання та розподіл часу, як GPS».Дослідження навігаційної системи з точністю до десяти сантиметрів. Авторство зображення: TU Delft/Frank Auperlé
Атомний годинник
Одним із цих нововведень є підключення мобільної мережі до дуже точного атомного годинника, щоб він міг транслювати ідеально синхронізовані повідомлення для позиціювання, як це роблять супутники GPS за допомогою атомних годинників, які вони мають на борту.
Ці з’єднання здійснюються через існуючу волоконно-оптичну мережу. «Ми вже досліджували методи розповсюдження національного часу, виробленого нашими атомними годинниками, користувачам в інших місцях через телекомунікаційну мережу», — говорить Ерік Дірікс з VSL.
«За допомогою цих методів ми можемо перетворити мережу на загальнонаціональний розподілений атомний годинник — з багатьма новими додатками, такими як дуже точне позиціювання через мобільні мережі. Завдяки гібридній оптико-бездротовій системі, яку ми зараз продемонстрували, в принципі, будь-хто може мати бездротовий доступ до національного часу, вироблений на VSL. Він, по суті, формує надзвичайно точний радіогодинник, який відповідає одній мільярдній секунди».
Крім того, система використовує радіосигнали зі смугою пропускання набагато більшою, ніж зазвичай використовується. «Будівлі відбивають радіосигнали, що може ввести в оману навігаційні пристрої. Велика смуга пропускання нашої системи допомагає відсортувати ці заплутані відбиття сигналу та забезпечує більшу точність позиціювання», — пояснює Жерар Янссен з Делфтського технологічного університету.
«Одночасно пропускна здатність у радіочастотному діапазоні є обмеженою і, отже, дорогою. Ми обходимо це, використовуючи низку пов’язаних радіосигналів малої пропускної здатності, розподілених у великій віртуальній смузі пропускання. Це має перевагу, оскільки лише невелика частка віртуальної смуги пропускання фактично використовується, і сигнали можуть бути дуже схожими на сигнали мобільних телефонів».