“超级gps”精确到10厘米或更好

现代生活通常依赖GPS(全球定位系统的缩写)，但在城市中它可能会有几米的误差。现在，荷兰研究小组的一项新研究揭示了一种基于现有电信网络的地面定位系统，可以在大都市地区精确到10厘米以内提供地理位置信息。

科学家们详细描述了他们的发现11月16日自然．

全球定位系统(GPS)以及其他全球卫星导航系统(GNSSs)，如中国的北斗能够达到厘米级精度该研究的资深作者、荷兰代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)的导航工程师克里斯蒂安·提比略(Christian Tiberius)指出。

然而，Tiberius说，城市环境中的建筑物和其他障碍物可能会阻挡或反射GNSS所依赖的卫星信号，从而导致重大错误。此外，gnss容易受到攻击，如干扰，欺骗这促使科学家们越来越多地探索可能的备用定位系统。

GNSS卫星上的原子钟也有助于保持全球时钟同步。该研究的主要作者Jeroen Koelemeij是阿姆斯特丹自由大学的光学计时专家，他说，这使得计时精确到几纳秒。然而，科学家们指出，诸如量子通信需要亚纳秒的精度。

尽管研究人员设计了gnss的一些替代方案在美国，这些项目往往需要自己的新基础设施，这对大规模部署形成了重大障碍。许多还依赖于从移动收发器到传感器基础设施的双向通信。这意味着任何使用它们的人都必须透露自己的存在和位置，这比GNSS接收器更不保护隐私。

现在科学家们已经开发出一种陆地定位系统SuperGPS基于现有的电信网络。
与全球导航卫星系统一样，超级gps不需要双向通信。这就是他们分道扬镳的地方。该原型不仅独立于任何GNSS，而且可以提供优越的性能。

研究人员还指出了SuperGPS与现有4G和5G电信网络的兼容性。

Koelemeij说:“从技术上讲，今天的移动网络可能离升级不远了，可能会带来巨大的后果。”

“现在只提供连接服务的移动基础设施在未来可能会升级，以提供额外的关键服务，即独立于卫星定位系统的定位，而且比卫星定位系统更精确。”

GNSS依赖于每个卫星所拥有的卫星原子钟在时间上是紧密同步的。这些卫星发射精确定时的信号广播它们的位置。然后，GNSS接收器可以通过分析每个可见卫星信号到达所需的时间来确定自己的位置。

类似地，SuperGPS利用移动电信网络的无线电发射机群发出的精确定时信号。它们通过与原子钟相连的光纤以太网进行连接和同步。

Koelemeij说:“全球电信公司已经在光纤基础设施和无线移动基础设施上投入了数千亿美元。“在项目开发过程中，我们选择了与现有网络基础设施兼容的信号格式和设备，希望有一天可以以合理的额外成本集成。”

这种光学-无线混合系统采用的无线电信号带宽大约是GNSS常用带宽的10倍。这很有帮助检测和处理反射信号，具有更高的定位和授时精度。

无线电频谱内的带宽通常是稀缺的，因此很昂贵。科学家们通过在一个大的“虚拟带宽”上使用一些小带宽的无线电信号来解释这一点。

在户外实验中，6个无线电发射机分散在660平方米的面积上，SuperGPS的定位精度在7.4到10.2厘米之间，并具有亚纳秒的计时能力。研究人员可以利用信号的相位信息(即信号在任何给定时间内完成的波的比例)，将定位精度提高到2.2厘米以内。

Koelemeij说，在城市中实现高精度定位“可以促进安全自动驾驶的普及，特别是如果定位系统独立于GPS定位并与之互补的话。”

未来的研究将研究如何最好地利用SuperGPS所依赖的虚拟带宽，“实现虚拟宽带信号，使可用资源得到最佳利用，”该研究的合著者、代尔夫特理工大学的无线电通信工程师Gerard Janssen说。