جایگزین سیستم GPS معرفی شد؛ فقط 10 سانتی متر اختلاف در مکان یابی!

محققان موفق به ابداع یک سیستم جایگزین GPS شده‌اند که به ویژه در محیط‌های شهری، قوی‌تر و دقیق‌تر از موقعیت‌یاب‌های کنونی عمل می‌کند.

یک سیستم موقعیت‌یاب جایگزین GPS با بهره‌وری بالاتر و دقیق‌تر توسط محققان دانشگاه فناوری دلفت، دانشگاه وریج آمستردام و موسسه پژوهشی VSL توسعه یافته است. نمونه اولیه این زیرساخت جدید که تحت شبکه تلفن همراه کار می‌کند، توانست به دقت 10 سانتی‌متری دست یابد. این فناوری جدید برای اجرای طیف وسیعی از برنامه‌های کاربردی پیشرفته مبتنی بر مکان، از جمله وسایل نقلیه خودران، ارتباطات کوانتومی و نسل بعدی سیستم‌های ارتباطی سیار حائز اهمیت است.

امروزه بسیاری از زیرساخت‌های حیاتی ما به سیستم‌های ماهواره‌ای ناوبری جهانی مانند GPS متکی هستند. با این حال، این دسته از سیستم‌های ناوبری که به ماهواره‌ها وابسته هستند، از محدودیت‌ها و آسیب‌پذیری‌های قابل توجهی رنج می‌برند. وقتی سیگنال‌های رادیویی آنها روی زمین دریافت می‌شوند، عمدتا عملکرد ضعیفی دارند و هم‌چنین هنگامی‌که این سیگنال‌ها توسط ساختمان‌ها منعکس یا مسدود شوند نیز موقعیت‌یابی دقیق امکان‌پذیر نخواهد بود.

کریستیان تیبریوس از دانشگاه صنعتی دلفت و از طراحان پروژه جایگزین سیستم GPS گفت:

عوامل مختلفی باعث کاهش دقت جی‌پی‌اس در محیط‌های شهری می‌شود و اگر بخواهیم از آن در وسایل نقلیه خودران استفاده کنیم، احتمال خطا بالا می‌رود. هم‌چنین، شهروندان و مقامات ما در واقع برای کار با بسیاری از برنامه‌های مبتنی بر مکان و دستگاه‌های ناوبری به GPS وابسته هستند. علاوه بر آن، تاکنون هیچ سیستمی به عنوان پشتیبان در این زمینه ساخته نشده است.

استفاده از شبکه مخابرات سیار به جای ماهواره

پروژه جدید محققان که SuperGPS نام دارد، با هدف توسعه یک سیستم موقعیت‌یاب جایگزین GPS از شبکه مخابرات سیار به جای ماهواره استفاده می‌کند و قادر است عملکرد دقیق‌تر و قابل اعتمادتری را ارائه دهد. ژرون کوئلمیج از دانشگاه وریج آمستردام می‌گوید:

ما دریافتیم که با چند نوآوری پیشرفته، شبکه مخابراتی می‌تواند به عنوان جایگزین دقیق‌تر و مستقل از سیستم GPS عمل کند.

یکی از نوآوری‌های محققان، اتصال شبکه تلفن همراه به یک ساعت اتمی بسیار دقیق است، به طوری‌که می‌تواند پیام‌های کاملا زمان‌بندی شده را همانند ماهواره‌های GPS پخش کند. ضمن اینکه اتصالات از طریق شبکه فیبر نوری فعلی برقرار می‌شوند.

اریک دیریکس از موسسه پژوهشی VSL می‌گوید:

ما پیشتر نیز در حال بررسی تکنیک‌هایی برای توزیع زمان از طریق ساعت‌های اتمی بین کاربران در سراسر شبکه مخابراتی بودیم. با این روش می‌توانیم شبکه را به یک ساعت اتمی توزیع شده در سراسر کشور با برنامه‌های کاربردی جدیدی مانند موقعیت‌یابی بسیار دقیق به‌وسیله شبکه‌های تلفن همراه تبدیل کنیم.

وی افزود:

استفاده از سامانه هیبریدی نوری بی‌سیم می‌تواند به هر شخصی امکان دسترسی به ساعت ملی را بدهد. این در واقع یک ساعت رادیویی بسیار دقیق را به وجود می‌آورد که دقت آن به یک میلیاردم ثانیه می‌رسد.

سیگنال‌های رادیویی سیستم جایگزین GPS

سیستم جدید جایگزین GPS هم‌چنین از سیگنال‌های رادیویی با پهنای باند بسیار بیشتر از حالت رایج، استفاده می‌کنند. از آنجاکه بیشتر ساختمان‌ها سیگنال‌های رادیویی را منعکس می‌کنند، اغلب می‌توانند باعث سردرگمی دستگاه موقعیت‌یاب شوند.

جرارد یانسن از دانشگاه فناوری دلفت می‌گوید:

پهنای باند بالای سیستم ما به مرتب‌سازی بازتاب‌های گیج‌کننده سیگنال کمک کرده و دقت موقعیت‌یابی را افزایش خواهد داد.

با این حال، پهنای باند در طیف‌های رادیویی کمیاب هستند و بدین خاطر هزینه بالایی دارند. بنابراین محققان برای جلوگیری از افزایش هزینه، از تعدادی سیگنال رادیویی با پهنای باند کوچک استفاده می‌کنند که می‌تواند در پهنای باند مجازی بسیار بزرگ‌تر پخش شود. این فرآیند باعث می‌شود که تنها بخش کوچکی از پهنای باند مجازی استفاده شود و سیگنال‌ها می‌توانند بسیار شبیه به سیگنال‌‌های موجود در تلفن‌های همراه عمل کنند.