211service.com
Hypernøyaktig posisjonering rulles ut over hele verden
Oppgraderinger til satellitter i bane og systemer nedenfor vil gi massene nøyaktighet på centimeternivå.
Selman Design
24. februar 2021
Hvorfor det er viktig:GPS har allerede transformert mange bransjer og muliggjort helt nye, som samkjøring. En mer nøyaktig form av det vil skape enda flere applikasjoner.
Nøkkelspillere:• Kinas nasjonale romfartsadministrasjon
• US Air Force
• ColdQuanta
Tilgjengelighet:Nå
Et massivt skred – det verste på flere tiår – rammet Du Fangmings hjem i Hunan-provinsen i Sør-Kina den 6. juli. Huset mitt kollapset. Geitene mine ble revet med av gjørmen, sa han til kinesiske medier kort tid etter katastrofen. Men heldigvis var han trygg – en av 33 landsbyboere som hadde blitt evakuert takket være tidlige advarsler aktivert av avanserte posisjoneringsteknologier som kan gi mer nøyaktige avlesninger enn noen gang før.
Drevet av Kinas nylig fullførte globale navigasjonssatellittsystem, BeiDou (The Big Dipper), og dens bakkebaserte stasjoner, kan posisjonssensorer oppdage subtile endringer i landets overflate i jordskredutsatte regioner over hele Kina. Bevegelse over noen få meter kan oppdages i sanntid, mens etterbehandlingsnøyaktighet kan nå millimeternivået.
Denne historien var en del av mars 2021-utgaven vår
- Se resten av saken
- Abonnere
Det betyr at en forskyvning i skitten omtrent på størrelse med spissen av en skarp blyant kan oppdages fra mer enn 21 000 kilometer over. Tolv dager før skredet mottok Dus landsby et oransje varsel med henvisning til dataavvik, som pekte på akselererende overflateglidning etter dager med kraftig regn.
Tolv dager før skredet mottok Dus landsby et oransje varsel med henvisning til dataavvik, som pekte på akselererende overflateglidning etter dager med kraftig regn.
Dus landsby er blant de mer enn 100 stedene i Hunan som er utstyrt med slike katastrofeovervåkings- og tidligvarslingssystemer. Denne tjenesten ville ikke vært mulig hvis satellittbasert posisjoneringsnøyaktighet fortsatt hadde vært på meter- eller desimeternivå, sier Yuan Hong fra Forskningsinstitutt for luftfartsinformasjon ved det kinesiske vitenskapsakademiet i Beijing, hvor han jobbet i flere tiår på BeiDou.
Mer enn noen gang er vi avhengige av teknologier som kan bestemme posisjonen vår eller finne posisjonen til et objekt. Presisjonslandbruk, dronelevering, logistikk, turmeldinger og flyreiser er avhengig av svært nøyaktig posisjonsdeteksjon fra verdensrommet. Nå øker en rekke distribusjoner og oppgraderinger nøyaktigheten til verdens kraftigste globale satellittposisjoneringssystemer fra flere meter til noen få centimeter.
Det kan bety at telefonen din ikke bare vet hvilken gate du går eller sykler ned, men hvilken side av gaten du er på. En dag kan den typen oppløsning gjøre det mulig for selvkjørende biler eller leveringsroboter å navigere trygt i gater og fortau.
GPS blir stadig bedre
Ettersom teknologien forbedres, øker nøyaktigheten til GPS, representert her ved et statistisk gjennomsnitt av signal-i-space-feilen målt på en enkelt frekvens over GPS-konstellasjonen.
NASANye og forbedrede satellitter
Global Positioning System (GPS) , et av verdens første slike satellittsystemer, har endret måten milliarder av mennesker beveger seg rundt på. Siden 1993 har minst 24 GPS-satellitter vært i bane rundt jorden og konstant kringkastet posisjonene deres. Enhver GPS-mottaker kan finne sin nåværende oppholdssted i løpet av sekunder ved å triangulere signaler fra minst tre satellitter i konstellasjonen.
Når signalene er behandlet av en mottaker, er GPS vanligvis nøyaktig innenfor fem til ti meter. Nå er systemet midt i en årelang oppgradering til GPS III, som skal forbedre nøyaktigheten til én til tre meter (se diagram). I november 2020 hadde fire av de 10 GPS III-satellittene skutt opp, mens resten forventes å bli satt i bane innen 2023. Selv om forbrukerne ikke vil legge merke til det med en gang, bør nøyaktigheten til deres navigasjonssystemer og smarttelefonsporingsapper forbedres som en resultat.
Og i juni 2020 fullførte Kina utplasseringen av BeiDou-satellittkonstellasjonen som et GPS-alternativ. Utvidet over to tiår fra et regionalt til et globalt nettverk, har BeiDou nå 44 satellitter som opererer i tre forskjellige baner. Den tilbyr posisjoneringstjenester til alle i verden med en gjennomsnittlig nøyaktighet på 1,5 til to meter. Siden tjenesten har et historisk fokus på Kina og Asia, kan imidlertid BeiDous regionale brukere ofte få bedre plasseringsinformasjon, nærmere én meter i presisjon.
Øker nøyaktigheten på bakken
Selv med disse fremskrittene, møter posisjoneringssignaler forstyrrelser og andre forhold som kan få dem til å gå galt. Å rette disse feilene krever et nytt lag med teknologi.
Både BeiDou og GPS er avhengige av bakkebasert forsterkning for å øke posisjoneringsnøyaktigheten til centimeternivået. En populær tilnærming er sanntids kinematisk (RTK) posisjonering, som bruker en basemottaker og en rovermottaker, plassert kilometer fra hverandre, for å motta satellittsignaler og beregne feilene forårsaket av jordens ionosfære. Denne teknikken kan oppnå nøyaktigheter på mindre enn tre centimeter.
En lignende, men nyere teknologi er presis punktposisjonering (PPP). Den krever bare én mottaker og fungerer fra hvor som helst på jordens overflate, og gir brukerne nøyaktighet på desimeter-til-centimeter-nivå.
I Kina er RTK-forsterkning relativt moden, og tusenvis av basestasjoner har blitt bygget over hele landet, sier Yuan: Vi utvikler nå en teknologi kalt PPP-RTK for å kombinere deres styrker, og [vil] forhåpentligvis ta den i bruk noen få år fra nå.
Utover satellittposisjonering
Ettersom nøyaktigheten til satellittposisjonering forbedres, vil vi uten tvil finne enda flere måter å bruke den på. Til slutt vil imidlertid tradisjonelle satellittsystemer nå en nøyaktighetsgrense - sannsynligvis rundt millimeternivået. Så forskere utforsker nye posisjoneringsteknologier som kan ta oss utover den grensen eller i det minste redusere vår avhengighet av satellitter .
En tilnærming bruker kvanteegenskapene til materie for å lokalisere og navigere uten eksterne referanser. Når atomer kjøles ned til like over absolutt null, når de en kvantetilstand som er spesielt følsom for ytre krefter. Derfor, hvis vi kjenner et objekts utgangsposisjon og kan måle endringene i atomene (ved hjelp av en laserstråle), kan vi beregne objektets bevegelser og finne sanntidsposisjonen.
Kvanteposisjonering vil være spesielt nyttig i situasjoner der satellittsystemer som GPS eller BeiDou ikke er tilgjengelige, for eksempel i dype rom eller under vann, eller som backup-navigasjonsteknologi for selvkjørende biler. EN veldig tidlig versjon av et kvanteposisjoneringssystem, utviklet av ColdQuanta i Boulder, Colorado, opererer nå på den internasjonale romstasjonen.
Våre forfedre så på stjerner og kompasser for å finne ut hvor de var; i dag bruker vi atomklokker på satellitter i bane for å gjøre det samme. Nye posisjoneringsteknologier har allerede endret måten vi driver jordbruk, transporterer varer og navigerer i verden på, og de siste forbedringene vil bringe den verden i enda skarpere fokus. Ettersom posisjoneringsteknologien avanserer til millimeternivå og utover, vil grensene for bruken av den bli definert mer av vår kreativitet og de juridiske eller etiske grensene vi setter enn av ytelsen til selve teknologien.
2021