Tato nová technologie je důležitá pro realizaci široké škály pokročilých aplikací založených na určování polohy, včetně autonomních vozidel, kvantové komunikace a mobilních komunikačních systémů nové generace. Výsledky byly zveřejněny v časopise Nature.
V dnešní době se velká část naší životně důležité infrastruktury spoléhá na globální satelitní navigační systémy, jako jsou GPS (Spojené státy) a Galileo (Evropská unie). Tyto navigační systémy, které se spoléhají na družice, však mají značná omezení a zranitelnosti. Při příjmu na Zemi jsou jejich rádiové signály slabé a přesné určení polohy není možné, pokud jsou rádiové signály odraženy nebo blokovány budovami.
"To může způsobit nespolehlivost GPS například v městském prostředí," říká Christiaan Tiberius z Technické univerzity v Delftu a koordinátor projektu, "což je problém, pokud chceme někdy používat automatizovaná vozidla. Také občané a naše úřady jsou ve skutečnosti závislí na GPS pro mnoho aplikací založených na poloze a navigačních zařízeních. Navíc jsme dosud neměli žádný záložní systém."
Projekt s názvem SuperGPS byl zahájen s cílem vyvinout alternativní systém určování polohy, který by využíval mobilní telekomunikační síť místo satelitů a který by mohl být přesnější a spolehlivější než GPS. "Uvědomili jsme si, že pomocí několika špičkových inovací lze telekomunikační síť přeměnit na velmi přesný alternativní systém určování polohy, který je nezávislý na GPS," říká Jeroen Koelemeij z Vrije Universiteit Amsterdam. "Podařilo se nám to a úspěšně jsme vyvinuli systém, který může poskytovat připojení stejně jako stávající mobilní sítě a sítě Wi-Fi, stejně jako přesné určování polohy a distribuci času jako GPS."
Atomové hodiny
Jednou z těchto inovací je připojení mobilní sítě k velmi přesným atomovým hodinám, aby mohla vysílat dokonale časově přesné zprávy pro určení polohy, stejně jako to dělají satelity GPS s pomocí atomových hodin, které mají na palubě. Tato spojení jsou realizována prostřednictvím stávající optické sítě.
"Již dříve jsme zkoumali techniky, jak distribuovat národní čas produkovaný našimi atomovými hodinami uživatelům na jiných místech prostřednictvím telekomunikační sítě," říká Erik Dierikx z VSL. "Díky těmto technikám můžeme ze sítě udělat celonárodní distribuované atomové hodiny - s mnoha novými aplikacemi, jako je například velmi přesné určování polohy prostřednictvím mobilních sítí. Díky hybridnímu opticko-bezdrátovému systému, který jsme nyní předvedli, může mít v zásadě kdokoli bezdrátový přístup k celostátnímu času produkovanému ve VSL. V podstatě tak vzniknou extrémně přesné rádiové hodiny s přesností na jednu miliardtinu sekundy."
Systém navíc využívá rádiové signály s mnohem větší šířkou pásma, než se běžně používá. "Budovy odrážejí rádiové signály, což může zmást navigační zařízení. Velká šířka pásma našeho systému pomáhá tyto matoucí odrazy signálů vytřídit a umožňuje vyšší přesnost určení polohy," vysvětluje Gerard Janssen z Technické univerzity v Delftu. "Šířka pásma v rádiovém spektru je přitom vzácná, a proto drahá. Obcházíme to tím, že používáme řadu souvisejících rádiových signálů s malou šířkou pásma, které jsou rozprostřeny ve velkém virtuálním pásmu. To má tu výhodu, že se ve skutečnosti využívá jen malá část virtuální šířky pásma a signály mohou být velmi podobné signálům mobilních telefonů."
Zdroj: "A hybrid optical-wireless network for decimetre-level terrestrial positioning", Jeroen C. J. Koelemeij, Han Dun, Cherif E. V. Diouf, Erik F. Dierikx, Gerard J. M. Janssen a Christian C. J. M. Tiberius, 16. listopadu 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05315-7 (i.f. 69,5)
Foto: Tobias Rademacher, Unsplash
Více z technologií na CZECHSIGHT:
Vendula Lužná
Peter Kutsos
Vstup do diskuze