211service.com
Visā pasaulē tiek ieviesta īpaši precīza pozicionēšana
Jauninājumi uz orbītā esošajiem satelītiem un zemāk esošajām sistēmām nodrošinās masām centimetru līmeņa precizitāti.
Selmana dizains
2021. gada 24. februāris
Kāpēc tas ir svarīgi:GPS jau ir pārveidojis daudzas nozares un iespējojis pilnīgi jaunas, piemēram, kopbraukšanas pakalpojumus. Precīzāka tā forma radīs vēl vairāk lietojumprogrammu.
Galvenie spēlētāji:• Ķīnas Nacionālā kosmosa pārvalde
• ASV gaisa spēki
• ColdQuanta
Pieejamība:Tagad
Milzīgs zemes nogruvums — ļaunākais pēdējo gadu desmitu laikā — 6. jūlijā skāra Du Fangminga māju Dienvidķīnas Hunaņas provincē. Mana māja sabruka. Manas kazas aiznesa dubļi, viņš īsi pēc katastrofas sacīja Ķīnas medijiem. Tomēr par laimi viņš bija drošībā — viens no 33 ciema iedzīvotājiem, kuri tika evakuēti, pateicoties agrīnajiem brīdinājumiem, ko nodrošināja progresīvas pozicionēšanas tehnoloģijas, kas var nodrošināt precīzākus rādījumus nekā jebkad agrāk.
Darbu nodrošina Ķīnas nesen pabeigtā globālās navigācijas satelītu sistēma, BeiDou (Lielais Lācis) un tās uz zemes izvietotās stacijas, pozīcijas sensori var noteikt smalkas izmaiņas zemes virsmā reģionos, kur ir pakļauti zemes nogruvumi visā Ķīnā. Kustību, kas pārsniedz dažus metrus, var pamanīt reāllaikā, savukārt pēcapstrādes precizitāte var sasniegt milimetru līmeni.
Šis stāsts bija daļa no mūsu 2021. gada marta numura
- Skatiet pārējo izdevuma daļu
- Abonēt
Tas nozīmē, ka netīrumu nobīde apmēram asa zīmuļa gala lielumā ir pamanāma no vairāk nekā 21 000 kilometru augstuma. Divpadsmit dienas pirms zemes nogruvuma Du ciems saņēma oranžu brīdinājumu, atsaucoties uz datu anomālijām, kas norādīja uz paātrinātu virsmas slīdēšanu pēc stipra lietus dienām.
Divpadsmit dienas pirms zemes nogruvuma Du ciems saņēma oranžu brīdinājumu, atsaucoties uz datu anomālijām, kas norādīja uz paātrinātu virsmas slīdēšanu pēc stipra lietus dienām.
Du ciems ir starp vairāk nekā 100 vietām Hunaņā, kas ir aprīkotas ar šādām katastrofu uzraudzības un agrīnās brīdināšanas sistēmām. Šis pakalpojums nebūtu iespējams, ja satelītu pozicionēšanas precizitāte joprojām būtu metra vai decimetra līmenī, saka Yuan Hong. Aviācijas un kosmosa informācijas pētniecības institūts Ķīnas Zinātņu akadēmijā Pekinā, kur gadu desmitiem strādāja pie BeiDou.
Vairāk nekā jebkad agrāk mēs paļaujamies uz tehnoloģijām, kas var noteikt mūsu atrašanās vietu vai precīzi noteikt objekta atrašanās vietu. Precīzā lauksaimniecība, bezpilota lidaparātu piegāde, loģistika, lidojumi un gaisa satiksme ir atkarīga no ļoti precīzas pozīcijas noteikšanas no kosmosa. Tagad virkne izvietošanas un jauninājumu palielina pasaulē jaudīgāko globālo satelītu pozicionēšanas sistēmu precizitāti no vairākiem metriem līdz dažiem centimetriem.
Tas varētu nozīmēt, ka jūsu tālrunis ne tikai zina, pa kuru ielu ejat vai braucat ar velosipēdu, bet arī kurā ielas pusē atrodaties. Kādreiz šāda izšķirtspēja ļautu pašbraucošām automašīnām vai piegādes robotiem droši pārvietoties pa ielām un ietvēm.
GPS turpina uzlaboties
Tehnoloģijai uzlabojoties, mainās arī GPS precizitāte, ko šeit attēlo signāla kosmosā kļūdas statistiskais vidējais rādītājs, kas izmērīts vienā frekvencē visā GPS konstelācijā.
NASAJauni un uzlaboti satelīti
Globālā pozicionēšanas sistēma (GPS) , viena no pasaulē pirmajām šādām satelītu sistēmām, ir mainījusi veidu, kādā miljardos cilvēku pārvietojas. Kopš 1993. gada vismaz 24 GPS satelīti ir riņķojuši ap Zemi un pastāvīgi pārraidījuši savas pozīcijas. Jebkurš GPS uztvērējs var noteikt savu pašreizējo atrašanās vietu dažu sekunžu laikā, triangulējot signālus no vismaz trim zvaigznājā esošajiem satelītiem.
Kad signālus apstrādā uztvērējs, GPS parasti ir precīzs ar 5 līdz 10 metriem. Tagad sistēma atrodas vairākus gadus ilgas GPS III jaunināšanas vidū, kam vajadzētu uzlabot tās precizitāti līdz vienam līdz trim metriem (skatiet tabulu). Līdz 2020. gada novembrim tika palaisti četri no 10 GPS III satelītiem, bet pārējie tiks nodoti orbītā līdz 2023. gadam. Lai gan patērētāji to uzreiz nepamanīs, viņu navigācijas sistēmu un viedtālruņu izsekošanas lietotņu precizitātei vajadzētu uzlaboties. rezultāts.
Un 2020. gada jūnijā Ķīna pabeidza BeiDou satelīta konstelācijas izvietošanu kā GPS alternatīvu. BeiDou, kas vairāk nekā divas desmitgades ir paplašināts no reģionālā līdz globālam tīklam, tagad ir 44 satelīti, kas darbojas trīs atšķirīgās orbītās. Tas sniedz pozicionēšanas pakalpojumus ikvienam pasaulē ar vidējo precizitāti no 1,5 līdz diviem metriem. Tā kā pakalpojums vēsturiski koncentrējas uz Ķīnu un Āziju, BeiDou reģionālie lietotāji bieži vien var iegūt labāku atrašanās vietas informāciju ar gandrīz viena metra precizitāti.
Precizitātes paaugstināšana uz zemes
Pat ar šiem sasniegumiem pozicionēšanas signāli saskaras ar traucējumiem un citiem apstākļiem, kuru dēļ tie var kļūt nepareizi. Šo kļūdu labošanai ir nepieciešams cits tehnoloģiju līmenis.
Gan BeiDou, gan GPS lielā mērā paļaujas uz uz zemes balstīta palielināšana lai paaugstinātu pozicionēšanas precizitāti līdz centimetra līmenim. Viena populāra pieeja ir reāllaika kinemātiskā (RTK) pozicionēšana, kas izmanto bāzes uztvērēju un rovera uztvērēju, kas atrodas kilometru attālumā viens no otra, lai uztvertu satelīta signālus un aprēķinātu Zemes jonosfēras radītās kļūdas. Ar šo paņēmienu var sasniegt precizitāti, kas ir mazāka par trim centimetriem.
Līdzīga, bet jaunāka tehnoloģija ir precīza punktu pozicionēšana (PPP). Tam nepieciešams tikai viens uztvērējs, un tas darbojas no jebkuras Zemes virsmas, nodrošinot lietotājiem precizitāti no decimetra līdz centimetram.
Ķīnā RTK palielināšana ir salīdzinoši nobriedusi, un visā valstī ir uzbūvētas tūkstošiem bāzes staciju, Yuan saka: Mēs tagad izstrādājam tehnoloģiju, ko sauc par PPP-RTK, lai apvienotu to stiprās puses, un [cerams] to izmantosim dažas. gadiem no šī brīža.
Ārpus satelīta pozicionēšanas
Tā kā satelīta pozicionēšanas precizitāte uzlabojas, mēs bez šaubām atradīsim vēl vairāk veidu, kā to izmantot. Tomēr galu galā tradicionālās satelītu sistēmas sasniegs precizitātes robežu - iespējams, ap milimetru līmeni. Tāpēc pētnieki pēta jaunas pozicionēšanas tehnoloģijas, kas varētu mūs aizvest ārpus šīs robežas vai vismaz samazināt mūsu atkarību no satelītiem .
Viena pieeja izmanto matērijas kvantu īpašības, lai atrastu un pārvietotos bez ārējām atsaucēm. Kad atomi tiek atdzesēti līdz nedaudz virs absolūtās nulles, tie sasniedz kvantu stāvokli, kas ir īpaši jutīgs pret ārējiem spēkiem. Tādējādi, ja mēs zinām objekta sākotnējo stāvokli un varam izmērīt izmaiņas atomos (ar lāzera staru palīdzību), mēs varam aprēķināt objekta kustības un noteikt tā atrašanās vietu reāllaikā.
Kvantu pozicionēšana būtu īpaši noderīga situācijās, kad nav pieejamas satelītu sistēmas, piemēram, GPS vai BeiDou, piemēram, dziļā kosmosā vai zem ūdens, vai kā rezerves navigācijas tehnoloģija pašbraucošām automašīnām. A ļoti agrīna versija kvantu pozicionēšanas sistēma, ko izstrādājusi ColdQuanta Bolderā, Kolorādo, tagad darbojas Starptautiskajā kosmosa stacijā.
Mūsu senči skatījās uz zvaigznēm un kompasiem, lai noskaidrotu, kur tās atrodas; šodien mēs izmantojam atomu pulksteņus uz orbītā esošajiem satelītiem, lai darītu to pašu. Jaunās pozicionēšanas tehnoloģijas jau ir mainījušas veidu, kā mēs lauksaimniecības, pārvadājam preces un orientējamies pasaulē, un jaunākie uzlabojumi liks šai pasaulei pievērsties vēl vairāk. Pozicionēšanas tehnoloģijai sasniedzot milimetru līmeni un tālāk, tās izmantošanas robežas vairāk noteiks mūsu radošums un mūsu noteiktās juridiskās vai ētiskās robežas, nevis pašas tehnoloģijas veiktspēja.
2021. gads