Key takeaways
- Forskare har kommit på ett alternativt navigationssystem som använder kvantmekanik istället för GPS.
- GPS-system kan ha fastnat eller vara otillgängliga.
- Vissa autonoma bilar kan navigera med hjälp av visuella signaler från kameror, radarer och lidarer som är korrelerade med kartinformation.
Du kanske snart inte behöver GPS för att hitta runt.
Globala positioneringssystem (GPS) har blivit allestädes närvarande i allt från telefoner till bilar. Men forskare har kommit på en ny metod som använder kvantmekanik för att hålla reda på riktningar istället för satellitnätverket.
"Det finns alltid en chans att GPS inte är tillgänglig", sa Sandia National Laboratories forskare Peter Schwindt till Lifewire i en e-postintervju. "Du kanske befinner dig i ett område där du inte kan ta emot GPS, till exempel i en stadsravin eller en tunnel. GPS är också lätt att fastna. Om applikationerna inte kan tolerera risken för att GPS inte är tillgänglig, krävs ett alternativ."
Arbeta med osäkerhet
Schwindt och hans kollegor beskrev nyligen kvantenheten i en artikel publicerad i AVS Quantum Science. Det är en avokadoformad pryl med titanmetallväggar och safirfönster som innehåller ett moln av atomer vid rätt förhållanden för exakta navigeringsmätningar.
Vakuumpaketet skulle gå in i en atominterferometer, accelerometer eller gyroskop. Tre högprecisionsaccelerometrar och tre gyroskop bildar en tröghetsmätenhet som mäter små riktningsändringar.
"Atom-interferometerteknik har potential att vara en tröghetssensor med mycket hög precision som kan möjliggöra navigering i timmar utan externa uppdateringar om precisionen i laboratoriet kan översättas till en praktisk enhet", sa Schwindt.
Det finns två huvudsakliga sätt att navigera utan GPS, sa Schwindt. Den vanligaste metoden är att använda andra externa signaler för att få positionsinformation, såsom mobiltelefonsignaler. Den andra är att använda tröghetssensorer, som mäter accelerationen och rotationen (t.ex. en bil eller ett flygplan) utan behov av externa signaler. Tröghetsmätningar bearbetas kontinuerligt för att tillhandahålla en kontinuerlig uppdatering av plattformens position, orientering och hastighet.
Robocars Need Better Maps
Autonoma bilföretag gör framsteg när det gäller att hitta sätt för sina fordon att navigera utan GPS. Dessa autonoma bilar använder visuella signaler från kameror, radarer och lidarer som är korrelerade med kartinformation, sa John Fischer, vice vd för avancerad forskning och utveckling på navigationsföretaget Orolia, till Lifewire i en e-postintervju.
"Precis som du inte behöver GPS för att köra i ditt grannskap - du har kartorna och visuella ledtrådar lagrade i dina hjärnautonoma navigeringssystem har nu enorma kartdatabaser och gatuvyer att referera till", tillade han. "Lägg till ett tröghetsnavigeringssystem som använder gyroskop och accelerometrar för att mäta relativa rörelser - och du har bra navigering."
Sandia National Laboratories
För dem som inte kommer att hoppa i en Tesla, GPS, själv, är på väg att uppgraderas. En ny generation av satelliter med låg omloppsbana (LEO) som redan finns i rymden har signaler upp till 1 000 gånger starkare på jordens yta och kan användas som ett alternativ till GPS.
Det relativt nya 5G-mobilnätet kommer också att erbjuda platsbaserade tjänster (LBS) som närmar sig GPS-noggrannhet, sa Fischer.
Ett sätt som användare kan dra nytta av alternativ till GPS är förbättrad säkerhet, sa cybersäkerhetsexperten Magda Chelly till Lifewire.
"Jag känner mig orolig över GPS-applikationen och möjligheten att ändra dataintegriteten eller ändra de verkliga GPS-koordinaterna för en bil eller någon annan enhet", tillade hon. "Vi ser tusentals mobilapplikationer som tillhandahåller tjänster baserade på GPS-koordinater. Det som är oroande är dock att GPS-koordinaterna kan förfalskas om applikationen inte använder rätt säkerhet."
Även om du använder GPS finns det sätt att förbättra upplevelsen. Självkörande bilar kan utökas med wayfinding-teknik, till exempel en HD-karta som kombinerar lidar och optiska sensorer, säger Tatiana Vyunova, chef på kartföretaget HERE Technologies, till Lifewire.
Atom-interferometerteknik har potential att bli en tröghetssensor med mycket hög precision som kan möjliggöra navigering i timmar utan externa uppdateringar…
Mercedes-Benz, till exempel, använder Here's HD Live Maps på några av sina bilar, vilket gör att användarna kan "se bortom" GPS och utbudet av sensorer ombord.
"Ytterligare källor för lokalisering och positionering ger system med extra lager av säkerhet, säkerhet och redundans", sa Vyunova. "Vanliga orsaker inkluderar GPS-störning, spoofing eller signalfel i stadsraviner."
