GPS 的地面替代品可达到 10 厘米的精度

荷兰的研究人员创造了一种基于地面的全球卫星导航系统 (GNSS) 替代方案——声称它可以在混乱的城市环境中提供更高的定位和计时精度。 该团队的 SuperGPS 系统使用原子钟时间信号,该信号使用现有的光学和微波通信技术进行分发。 该团队包括来自阿姆斯特丹自由大学、代尔夫特理工大学和 VSL 公司的研究人员。

诸如 GPS 之类的 GNSS 由卫星“星座”组成,这些卫星向地面上的设备(例如手机)广播信号。 这些信号告诉设备卫星在哪里以及信号到达设备需要多长时间。 设备使用此信息来计算其位置。 通过在每颗卫星上安装一个原子钟来实现高精度。

但是,要使 GNSS 正常工作,地面设备必须能够接收来自至少四颗卫星的信号,当用户在室内或被高楼环绕时,这可能会很困难。 此外,来自建筑物的信号反射会降低 GNSS 的精度。 这不仅是导航系统的担忧; GNSS 定时信号用于同步电信网络和其他系统。

分布式信号

带着这些问题, 克里斯蒂安·提比略 和同事创建了 SuperGPS 作为 GNSS 的地面替代方案。 与 GNSS 卫星一样,SuperGPS 使用来自原子钟的时间信号。 该信号使用光纤分配到基站。 然后基站使用高带宽微波信号向用户设备广播时间信号。 高带宽使系统能够滤除从建筑物反射的信号。 由于微波带宽供不应求,因此使用多个单独的低带宽信号来创建虚拟高带宽,该带宽大约是 GNSS 信号的八倍。 更重要的是,SuperGPS 使用的信号与现有的手机技术兼容。

为了测试他们的设计,该团队在 660 平方米的区域内安装了六个基站2 在代尔夫特校区。 他们发现他们的系统可以达到 10 厘米量级的精度,这比许多城市环境中 GNSS 所达到的精度要好。

该团队表示,SuperGPS 可以使一系列应用受益,包括自动驾驶汽车、量子通信和下一代移动通信系统。 该系统还可用作现有 GNSS 的重要备份,并可构成国家授时网络的基础。

该研究描述于 自然.

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