SmartNav systemem precyzyjnej nawigacji GPS
SmartNav systemem precyzyjnej nawigacji, który wdrożony w odpowiedni sposób może znacząco wpłynąć na poprawę systemów GPS.
Precyzyjna nawigacja jest kluczowa dla bezpiecznego działania samochodów autonomicznych, które muszą dokładnie określać swoje położenie na drodze. Nowe rozwiązanie opracowane przez naukowców z Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii (NTNU) może znacząco poprawić dokładność GPS, szczególnie w trudnych warunkach miejskich. System SmartNav, opisany w Journal of Spatial Science, oferuje centymetrową precyzję, co może zrewolucjonizować rozwój pojazdów bez kierowców, a także ulepszyć GPS w smartfonach i zegarkach sportowych.
Zwykłe odbiorniki GPS, takie jak te w telefonach czy urządzeniach do noszenia, często zawodzą w miastach, gdzie wysokie budynki zakłócają sygnały satelitarne. Powoduje to błędy w lokalizacji, co jest szczególnie problematyczne dla autonomicznych pojazdów, które wymagają niezawodnej nawigacji. SmartNav łączy różne technologie korekcji sygnału, by zapewnić wysoką dokładność w tzw. „miejskich kanionach”.
W środowiskach miejskich sygnały GPS odbijają się od budynków, co prowadzi do opóźnień i błędów w obliczaniu odległości od satelitów. Jak wyjaśnił Ardeshir Mohamadi, doktorant NTNU, „w miastach szkło i beton powodują wielokrotne odbicia sygnałów, a wysokie budynki blokują widok, co sprawia, że GPS działa gorzej niż na otwartej autostradzie”. Warunki, zwane „miejskimi kanionami” mogą sprawić, że pozycja GPS wydaje się skakać, nawet gdy użytkownik porusza się płynnie.
Aby rozwiązać ten problem, zespół NTNU opracował SmartNav, system łączący zaawansowane technologie korekcji sygnału. Zamiast polegać na standardowym kodzie sygnału GPS, który łatwo ulega zakłóceniom, SmartNav wykorzystuje fazę fali nośnej (carrier phase), czyli bardziej stabilną część sygnału radiowego. Dzięki zaawansowanemu przetwarzaniu sygnału i metodom statystycznym możliwe jest uzyskanie bardzo wysokiej precyzji, choć wymaga to czasu na obliczenia, co bywa niepraktyczne w ruchu.
Naukowcy zintegrowali także technologię PPP-RTK (Precise Point Positioning – Real-Time Kinematic), która łączy globalne korekty z danymi regionalnymi, oferując szybką i dokładną lokalizację bez potrzeby gęstej sieci stacji bazowych. Europejski system Galileo wspiera PPP-RTK, dostarczając darmowe korekty, co czyni technologię bardziej dostępną.
Dodatkowo zespół skorzystał z nowej usługi Google, która wykorzystuje modele 3D budynków w blisko 4000 miastach na świecie. Modele pozwalają przewidzieć, jak sygnały GPS odbijają się od budynków, co pomaga wyeliminować błędy, takie jak wskazywanie pozycji po złej stronie ulicy. Google łączy dane z czujników, Wi-Fi, sieci komórkowych i modeli 3D, by zapewnić płynne szacowanie pozycji.
Testy przeprowadzone na ulicach Trondheim pokazały, że SmartNav osiąga dokładność lepszą niż 10 centymetrów w 90% przypadków, co jest wystarczające dla bezpiecznej nawigacji samochodów autonomicznych w miastach. Mohamadi podkreśla, że „PPP-RTK zmniejsza potrzebę kosztownych subskrypcji i gęstych sieci stacji bazowych, umożliwiając przystępne wdrożenie na masowych odbiornikach”.
Tradycyjne metody korekcji, jak RTK, wymagają bliskości stacji bazowej i są kosztowne, a PPP potrzebuje nawet 20–30 minut na osiągnięcie centymetrowej precyzji. SmartNav, dzięki połączeniu PPP-RTK, modeli Google i analizy fazy fali, oferuje szybsze i tańsze rozwiązanie, które może być stosowane w smartfonach, zegarkach sportowych i pojazdach autonomicznych.
Ciekawe teraz kiedy podany system zostanie wprowadzony w sposób komercyjny do naszych urządzeń, które nadal popełniają błędy lokalizacji.
Szymon Ślubowski
