Исследователи Калифорнийского университета в Риверсайде разработали новый, более эффективный с вычислительной точки зрения способ обработки данных со спутников GPS. Технология позволяет повысить точность определения местоположения вплоть до сантиметров.

Концепция GPS появилась в 1960-е годы. Сейчас это развернутая космическая навигационная система, которая позволяет вычислять местоположение принимающего устройства путем оценки времени, которое требуется на то, чтобы принять сигнал от четырех или более спутников, находящихся над ним в космосе. Алгоритм оценки по различным причинам может давать не совсем точные результаты. Поэтому стандартный GPS в настоящее время определяет местоположение с приблизительной точностью до 10 м.

Дифференциальный GPS (DGPS) — навигационная система на базе космических спутников и статичных наземных станций — позволяет увеличить точность до метра. Но и этого недостаточно для инновационных разработок, таких, как беспилотные автомобили или точная агротехника, а также связанных с ними приложений.

Новый подход заключается в переформулировании математических уравнений, которые используются для определения местоположения устройства, принимающего сигнал GPS. Это позволяет уменьшить вычислительные мощности, требующиеся для получения данных с точностью до сантиметра.

"Для того чтобы сделать беспилотные автомобили автономными и в то же время безопасными, некоторым приложениям требуется не только знать, на какой улице находится машина, но и где эта улица находится, причем эти данные требуются им постоянно, в больших объемах и с высокой скоростью передачи на всем протяжении поездки", — поясняет профессор Джей Фаррел (Jay Farrell), один из трех разработчиков технологии.

По словам Джея Фаррела, удовлетворить эти требования можно путем совместного использования измерений GPS и данных, получаемых от инерциального измерительного блока (IMU) во внутренней навигационной системе автомобиля (INS). В этой комбинированной системе навигации GPS предоставляет данные, которые позволяют определять местоположение с высокой точностью, а IMU — данные, позволяющие делать это в больших объемах и с большой скоростью.

Для того чтобы добиться позиционирования с точностью до сантиметра, ученым требуется производить разрешение неоднозначности несущей фазовой частоты спутника GPS: нахождения целого числа волн, укладывающихся в расстояние между спутником и приемником. До настоящего времени комбинировать данные GPS и IMU для решения этой проблемы было невыгодно с точки зрения вычислительных мощностей.

Оптимизированная технология может использоваться в разработке беспилотных транспортных средств, авиационных и морских навигационных систем и точных агротехнических методов. Она также позволит пользователям мобильных телефонов и "умных" устройств получать данные о местоположении с точностью до сантиметра без увеличения вычислительных мощностей.

"Достижение такого уровня точности при сохранении мощностей, которые поддерживаются реальными приложениями, работающими на процессорах с низкой энергозатратностью, не только улучшит возможности специализированных навигационных систем, к примеру тех, что используются в беспилотных автомобилях и точной агротехнике, но и повысит эффективность сервисов геолокации для мобильных устройств, при этом не увеличивая их цены", — подводит итог Джей Фаррел.

Технология будет запатентована управлением по коммерциализации технологий Калифорнийского университета в Риверсайде.

Городской электробайк

Телевизор Samsung UE49KS8000U