16 نوامبر 2022توسط دانشگاه صنعتی دلفت -تصویری از شبکه بی سیم نوری هیبریدی برای موقعیت یابی قوی در سطح دسی متر در محیط های شهری. اعتبار: TU Delft/Stephan Timers
محققان دانشگاه فناوری دلفت، Vrije Universiteit Amsterdam و VSL یک سیستم موقعیت‌یابی جایگزین را توسعه داده‌اند که از GPS قوی‌تر و دقیق‌تر است، به‌ویژه در محیط‌های شهری. نمونه اولیه کاری که این زیرساخت جدید شبکه تلفن همراه را نشان می داد، به دقت 10 سانتی متر دست یافت.
این فناوری جدید برای اجرای طیف وسیعی از برنامه های کاربردی مبتنی بر مکان، از جمله وسایل نقلیه خودکار، ارتباطات کوانتومی و نسل بعدی سیستم های ارتباطی سیار مهم است. نتایج (16 نوامبر) در Nature منتشر شد.
بسیاری از زیرساخت های حیاتی ما به سیستم های ماهواره ای ناوبری جهانی مانند GPS ایالات متحده و اتحادیه اروپا Galileo متکی است. با این حال، این سیستم‌ها که به ماهواره‌ها متکی هستند، محدودیت‌ها و آسیب‌پذیری‌های خود را دارند. سیگنال‌های رادیویی آن‌ها هنگام دریافت روی زمین ضعیف هستند و اگر سیگنال‌های رادیویی توسط ساختمان‌ها منعکس یا مسدود شوند، موقعیت‌یابی دقیق دیگر امکان‌پذیر نیست.
کریستیان تیبریوس از دانشگاه صنعتی دلفت و هماهنگ کننده این پروژه می‌گوید: «مثلاً می‌تواند GPS را در محیط‌های شهری غیرقابل اعتماد کند، که اگر بخواهیم از وسایل نقلیه خودکار استفاده کنیم، مشکل ایجاد می‌کند. همچنین، شهروندان و مقامات ما در واقع در GPS برای بسیاری از برنامه‌های کاربردی مبتنی بر مکان و دستگاه‌های ناوبری به آن وابسته هستند..
هدف از پروژه تحت عنوان SuperGPS توسعه یک سیستم موقعیت یابی جایگزین بود که از شبکه مخابرات سیار به جای ماهواره استفاده می کرد و می توانست قوی تر و دقیق تر از GPS باشد.
Jeroen Koelemeij از Vrije Universiteit Amsterdam می گوید: «ما متوجه شدیم که با چند نوآوری پیشرفته، شبکه مخابراتی می تواند به یک سیستم موقعیت یابی جایگزین بسیار دقیق و مستقل از GPS تبدیل شود. ما موفق شده‌ایم و سیستمی را با موفقیت توسعه داده‌ایم که می‌تواند اتصال را درست مانند شبکه‌های تلفن همراه و وای‌فای موجود و همچنین موقعیت‌یابی و توزیع زمان دقیق مانند GPS را فراهم کند.
یکی از این نوآوری‌ها، اتصال شبکه تلفن همراه به یک ساعت اتمی بسیار دقیق است، به طوری که می‌تواند پیام‌های کاملاً زمان‌بندی شده را برای موقعیت‌یابی پخش کند، درست مانند ماهواره‌های GPS با کمک ساعت‌های اتمی که در خود حمل می‌کنند.
این اتصالات از طریق شبکه فیبر نوری موجود انجام می شود. Erik Dierikx از VSL می‌گوید: «ما قبلاً در حال بررسی تکنیک‌هایی بودیم تا زمان ملی تولید شده توسط ساعت‌های اتمی خود را بین کاربران سایر نقاط از طریق شبکه مخابراتی توزیع کنیم.
“با این تکنیک‌ها می‌توانیم شبکه را به یک ساعت اتمی توزیع شده در سراسر کشور تبدیل کنیم – با کاربردهای جدید بسیاری مانند موقعیت‌یابی بسیار دقیق از طریق شبکه‌های تلفن همراه. با سیستم بی‌سیم نوری ترکیبی که اکنون نشان داده‌ایم، در اصل هر کسی می‌تواند دسترسی بی‌سیم داشته باشد. ساعت ملی تولید شده در VSL اساساً یک ساعت رادیویی بسیار دقیق را تشکیل می دهد که دارای یک میلیاردم ثانیه دقت است.”
علاوه بر این، این سیستم از سیگنال‌های رادیویی با پهنای باند بسیار بزرگ‌تر از معمول استفاده می‌کند. جرارد جانسن از دانشگاه صنعتی دلفت توضیح می‌دهد: “ساختمان‌ها سیگنال‌های رادیویی را منعکس می‌کنند، که می‌تواند دستگاه‌های ناوبری را گیج کند. پهنای باند بزرگ سیستم ما به مرتب کردن این بازتاب‌های سیگنال گیج‌کننده کمک می‌کند و دقت موقعیت‌یابی بالاتر را امکان‌پذیر می‌کند.”
“در عین حال، پهنای باند در طیف رادیویی کمیاب است و بنابراین گران است. ما با استفاده از تعدادی سیگنال های رادیویی با پهنای باند کوچک مرتبط که در یک پهنای باند مجازی بزرگ پخش می شوند، این موضوع را دور می زنیم. این مزیت را دارد که تنها بخش کوچکی از پهنای باند مجازی است. در واقع استفاده می شود و سیگنال ها می توانند بسیار شبیه سیگنال های تلفن های همراه باشند.”
