Din næste bil kunne have kvantesensorer i stedet for GPS

Du behøver måske snart ikke GPS for at finde rundt.

Globale positioneringssystemer (GPS) er blevet allestedsnærværende i alt fra telefoner til biler. Men forskere er kommet op med en ny metode, der bruger kvantemekanik til at holde styr på retninger i stedet for satellitnetværket.

"Der er altid en chance for, at GPS ikke er tilgængelig," Sandia National Laboratories videnskabsmand Peter Schwindt fortalte Lifewire i et e-mailinterview. "Måske er du i et område, hvor du ikke kan modtage GPS, såsom i en bykløft eller en tunnel. GPS er desuden let fastklemt. Så hvis applikationerne ikke kan tolerere risikoen for utilgængelighed af GPS, er et alternativ påkrævet."

Arbejde med usikkerhed

Schwindt og hans kolleger beskrev for nylig kvanteanordningen i et papir udgivet i AVS kvantevidenskab. Det er en avocado-formet gadget med titaniummetalvægge og safirvinduer, der indeholder en sky af atomer under de rette forhold til præcise navigationsmålinger.

Vakuumpakken ville gå ind i et atominterferometer, accelerometer eller gyroskop. Tre højpræcisionsaccelerometre og tre gyroskoper danner en inertimåleenhed, som måler små ændringer i retning.

"Atom-interferometerteknologi har potentialet til at være en meget højpræcisions inertisensor, der kunne tillade navigation i timevis uden eksterne opdateringer, hvis præcisionen i laboratoriet kan omsættes til en praktisk enhed," Schwindt sagde.

Der er to hovedmåder at navigere uden GPS, sagde Schwindt. Den mest almindelige metode er at bruge andre eksterne signaler til at få positionsinformation, såsom mobiltelefonsignaler. Den anden er at bruge inertisensorer, som måler accelerationen og rotationen (f.eks. en bil eller et fly) uden behov for eksterne signaler. Inertimålinger behandles kontinuerligt for at levere en kontinuerlig opdatering af platformens position, orientering og hastighed.

Robocars har brug for bedre kort

Autonome bilfirmaer gør fremskridt med at finde måder, hvorpå deres køretøjer kan navigere uden GPS. Disse autonome biler bruger visuelle signaler fra kameraer, radarer og lidarer, der er korreleret med kortoplysninger, John Fischer, vicepræsident for avanceret forskning og udvikling hos navigationsfirmaet Orolia, fortalte Lifewire i et e-mailinterview.

"Ligesom du ikke har brug for GPS for at køre i dit nabolag - du har kortene og visuelle signaler gemt i din hjerne – autonome nav-systemer har nu enorme kortdatabaser og gadeudsigter at referere til," han tilføjet. "Føj til dette et inerti-navigationssystem - ved hjælp af gyroskoper og accelerometre til at måle relativ bevægelse - og du har god navigation."

For dem, der ikke skal hoppe i en Tesla, skal GPS i sig selv en opgradering. EN ny generation af satellitter med lavt kredsløb om jorden (LEO) allerede i rummet har signaler op til 1.000 gange stærkere ved Jordens overflade, og kan bruges som et alternativ til GPS.

Det relativt nye 5G-mobilnetværk vil også tilbyde Location Based Services (LBS), der vil nærme sig GPS-nøjagtighed, sagde Fischer.

En måde brugerne kan drage fordel af alternativer til GPS er forbedret sikkerhed, cybersikkerhedsekspert Magda Chelly fortalte Lifewire.

"Jeg føler mig bekymret over GPS-applikationen og potentialet til at ændre dataintegriteten eller ændre de rigtige GPS-koordinater for en bil eller enhver anden enhed," tilføjede hun. "Vi ser tusindvis af mobilapplikationer, der leverer tjenester baseret på GPS-koordinater. Men det bekymrende er, at GPS-koordinaterne kan forfalskes, hvis applikationen ikke bruger den rigtige sikkerhed."

Selvom du bruger GPS, er der måder at forbedre oplevelsen på. Selvkørende biler kan udvides med wayfinding-teknologi, såsom et HD-kort, der kombinerer lidar og optiske sensorer, Tatiana Vyunova, en leder hos kortlægningsfirmaet HERE Technologies, fortalte Lifewire.

Mercedes-Benz bruger for eksempel Here's HD Live Maps på nogle af dens biler, hvilket gør det muligt for brugerne at "se ud over" GPS og rækken af ​​indbyggede sensorer.

"Yderligere kilder til lokalisering og positionering giver systemer ekstra lag af sikkerhed, sikkerhed og redundans," Vyunova sagde. "Almindelige årsager omfatter GPS-jamming, spoofing eller signalfejl i bykløfter."