Key Takeaways
- Forscher haben ein alternatives Navigationssystem entwickelt, das Quantenmechanik anstelle von GPS verwendet.
- GPS-Systeme können gestört oder nicht verfügbar sein.
- Einige autonome Autos können mit visuellen Hinweisen von Kameras, Radar und Lidar navigieren, die mit Karteninformationen korrelieren.
Vielleicht brauchen Sie bald kein GPS mehr, um sich zurechtzufinden.
Global Positioning Systems (GPS) sind allgegenwärtig in allem, von Telefonen bis zu Autos. Aber Forscher haben eine neue Methode entwickelt, die Quantenmechanik verwendet, um Richtungen anstelle des Satellitennetzwerks zu verfolgen.
"Es besteht immer die Möglichkeit, dass GPS nicht verfügbar ist", sagte Peter Schwindt, Wissenschaftler der Sandia National Laboratories, in einem E-Mail-Interview mit Lifewire. "Vielleicht befinden Sie sich in einem Bereich, in dem Sie kein GPS empfangen können, wie z. B. in einer Straßenschlucht oder einem Tunnel. Außerdem wird GPS leicht gestört. Wenn die Anwendungen das Risiko einer GPS-Nichtverfügbarkeit nicht tolerieren können, ist daher eine Alternative erforderlich."
Arbeiten mit Unsicherheit
Schwindt und seine Kollegen haben das Quantengerät kürzlich in einem in AVS Quantum Science veröffentlichten Artikel beschrieben. Es ist ein avocadoförmiges Gerät mit Titanmetallwänden und Saphirfenstern, das unter den richtigen Bedingungen für präzise Navigationsmessungen eine Atomwolke enthält.
Das Vakuumpaket würde in ein Atominterferometer, einen Beschleunigungsmesser oder ein Gyroskop passen. Drei hochpräzise Beschleunigungsmesser und drei Gyroskope bilden eine inertiale Messeinheit, die kleinste Richtungsänderungen misst.
"Die Atom-Interferometer-Technologie hat das Potenzial, ein sehr hochpräziser Trägheitssensor zu sein, der eine stundenlange Navigation ohne externe Updates ermöglichen könnte, wenn die Präzision im Labor in ein praktisches Gerät umgesetzt werden kann", sagte Schwindt.
Es gibt zwei Möglichkeiten, ohne GPS zu navigieren, sagte Schwindt. Die gebräuchlichste Methode besteht darin, andere externe Signale zu verwenden, um Positionsinformationen zu erh alten, z. B. Handysignale. Die andere besteht darin, Trägheitssensoren zu verwenden, die die Beschleunigung und Drehung (z. B. eines Autos oder Flugzeugs) ohne die Notwendigkeit externer Signale messen. Trägheitsmessungen werden kontinuierlich verarbeitet, um eine kontinuierliche Aktualisierung der Position, Ausrichtung und Geschwindigkeit der Plattform zu liefern.
Robocars brauchen bessere Karten
Autonome Autohersteller machen Fortschritte bei der Suche nach Möglichkeiten, wie ihre Fahrzeuge ohne GPS navigieren können. Diese autonomen Autos verwenden visuelle Hinweise von Kameras, Radar und Lidars, die mit Karteninformationen korrelieren, sagte John Fischer, Vizepräsident für fortgeschrittene Forschung und Entwicklung beim Navigationsunternehmen Orolia, in einem E-Mail-Interview mit Lifewire.
"So wie Sie kein GPS brauchen, um in Ihrer Nachbarschaft zu fahren - Sie haben die Karten und visuellen Hinweise in Ihrem Gehirn gespeichert - autonome Navigationssysteme haben jetzt riesige Kartendatenbanken und Straßenansichten, auf die Sie verweisen können", fügte er hinzu. "Fügen Sie dazu ein Trägheitsnavigationssystem hinzu, das Gyroskope und Beschleunigungsmesser zur Messung der relativen Bewegung verwendet, und Sie haben eine gute Navigation."
Sandia National Laboratories
Für diejenigen, die nicht in einen Tesla steigen, GPS selbst ist für ein Upgrade fällig. Eine neue Generation von Low-Earth-Orbit (LEO)-Satelliten, die sich bereits im Weltraum befinden, liefert an der Erdoberfläche bis zu 1.000-mal stärkere Signale und kann als Alternative zu GPS verwendet werden.
Auch das relativ neue 5G-Mobilfunknetz wird Location Based Services (LBS) anbieten, die sich der GPS-Genauigkeit annähern, sagte Fischer.
Eine Möglichkeit, wie Benutzer von Alternativen zu GPS profitieren können, ist verbesserte Sicherheit, sagte die Cybersicherheitsexpertin Magda Chelly gegenüber Lifewire.
"Ich bin besorgt über die GPS-Anwendung und das Potenzial, die Datenintegrität zu verändern oder die echten GPS-Koordinaten eines Autos oder eines anderen Geräts zu ändern", fügte sie hinzu. "Wir sehen Tausende von mobilen Anwendungen, die Dienste basierend auf GPS-Koordinaten anbieten. Besorgniserregend ist jedoch, dass die GPS-Koordinaten gefälscht werden können, wenn die Anwendung nicht die richtige Sicherheit verwendet."
Auch wenn Sie GPS verwenden, gibt es Möglichkeiten, das Erlebnis zu verbessern. Selbstfahrende Autos können mit Wayfinding-Technologien wie einer HD-Karte, die Lidar und optische Sensoren kombiniert, ergänzt werden, sagte Tatiana Vyunova, Managerin beim Kartierungsunternehmen HERE Technologies, gegenüber Lifewire.
Atom-Interferometer-Technologie hat das Potenzial, ein sehr hochpräziser Trägheitssensor zu sein, der eine stundenlange Navigation ohne externe Updates ermöglichen könnte…
Mercedes-Benz verwendet beispielsweise Here's HD Live Maps für einige seiner Autos, sodass Benutzer über das GPS und die Reichweite der Onboard-Sensoren hinaussehen können.
"Zusätzliche Lokalisierungs- und Positionierungsquellen bieten Systemen zusätzliche Sicherheit, Schutz und Redundanz", sagte Vyunova. „Häufige Ursachen sind GPS-Störungen, Spoofing oder Signalfehler in Straßenschluchten.“
