GPS s přesností na centimetry není už pouhým snem, ale hudbou budoucnosti

 

Technologie vyvinutá na University of California bude použitelná pro vysokou přesnost určování polohy v mobilních zařízeních, autonomních vozidlech a souvisejících aplikacích. Dočkáme se jí také při lovení kešek?

Výzkumníci kalifornské univerzity vyvinuli nový a výpočetně efektivnější způsob zpracování dat z družicového systému GPS (Global Positioning System), který by měl zvýšit přesnost určování polohy ze současných jednotek metrů až na úroveň několika centimetrů.

Optimalizaci bude možné použit při vývoji autonomních vozidel, lepších leteckých a námořních navigačních systémů a dalších nasazeních, kde záleží na co možná nejvyšší přesnosti. Kromě toho umožní uživatelům přístup k prakticky zcela přesné poloze prostřednictvím mobilních telefonů, GPSek a další nositelné technologie, aniž by se zvýšila poptávka po výpočetním výkonu.

Výzkumníci kalifornské univerzity vyvinuli nový a výpočetně efektivnější způsob zpracování dat z družicového systému GPS

Výzkumníci kalifornské univerzity vyvinuli nový a výpočetně efektivnější způsob zpracování dat z družicového systému GPS

Výzkum pod vedením Jaye Farrella, profesora elektrického a počítačového inženýrství, byl publikován teprve nedávno. Základní pointa tkví v přeformulování řady rovnic, které se používají k určování polohy GPS přijímače, přičemž k dosažení centimetrové přesnosti není nutný vyšší výpočetní výkon zařízení.

Jak systém GPS rostl a dospíval

První koncept GPS vznikl na začátku šedesátých let minulého století jako základ navigačního systému, který umožňuje přijímači vypočítat svou polohu a rychlost měřením času potřebného pro příjem rádiových signálů ze čtyř nebo více satelitů. Kvůli různým chybám a nepřesnostem poskytuje standardní GPS měření polohy s přesností přibližně na 10 metrů.

Pozdější diferenciální GPS (DGPS) se snažila vylepšit systém doplněním satelitních signálů sítí pozemních pevných referenčních stanic, čímž zlepšila přesnost na asi jeden metr. Ani přesnost na úrovní jednoho metru ale není dostatečná pro podporu nových technologií, jako jsou autonomní vozidla, přesné zemědělství a související aplikace.

Pro běžné použití přesnost GPS v jednotkách metrů zcela postačuje

Pro běžné použití přesnost GPS v jednotkách metrů zcela postačuje

„Aby byly splněny potřeby automatizace a bezpečnosti automobilů bez řidiče, potřebují některé aplikace vědět nejen to, v jakém jízdním pruhu se auto nachází, ale také kde přesně se v tomto pruhu nachází, přičemž tyto údaje musí znát nepřetržitě při vysokých rychlostech a po celou dobu trvání cesty,“ řekl Farrell, jehož výzkum se zaměřuje na vývoj pokročilých navigačních a řídících metod pro autonomní vozidla.

Čtěte:   Giga Event Great Moravia: co je nového půl roku před zahájením?

Farrell uvedl, že tyto požadavky je možné splnit kombinací měření prostřednictvím GPS s daty z inerciální měřicí jednotky (IMU) a interního navigačního systému (INS). V kombinovaném systému GPS poskytuje data pro dosažení vysoké přesnosti, zatímco IMU poskytuje data k dosažení kontinuální vysoké vzorkovací frekvence a šířky pásma.

Autonomní vozidlo Googlu nepotřebuje řidiče, ale vyžaduje vysokou přesnost GPS

Autonomní vozidlo Googlu nepotřebuje řidiče, ale vyžaduje vysokou přesnost GPS

Dosažení centimetrové přesnosti bránila určitá nepřesnost, která se nazývá „celočíselná nejednoznačnost,“ rovnající se počtu vlnových délek na počátku měření. Ta se odstraní až vlastním zpracováním přijímačem. Dosavadní způsob zpracování kombinující GPS a data IMU byl výpočetně náročný, což omezovalo jeho použití v reálných aplikacích. Vědecký tým vyvinul nový přístup, který má za následek zásadní zpřesnění informací o poloze, ke kterému je nutné o několik řádů méně výpočtů.

Vysoká přesnost i v běžném nasazení

Vedoucí výzkumu Jay Farrell

Vedoucí výzkumu Jay Farrell

„Dosažení této úrovně přesnosti s výpočetní zátěží, která je vhodná pro aplikace v reálném čase při nízkém zatížení procesoru, bude použitelné nejen pro vysoce specializované navigační systémy, jako jsou ty používané v automobilech bez řidiče automobilů a přesném zemědělství, ale také zlepší polohovací služby přístupné prostřednictvím mobilních telefonů a dalších osobních zařízení, aniž by se zvýšily náklady,“ řekl Farrell.

Dodejme, že výzkumný tým tvořili Jay Farrell, Yiming Chen a Chen Zhao. Chen a Zhao získali na University of California své tituly Ph.D., Chen nyní pracuje pro Qualcomm, zatímco Zhao je zaměstnancem společnosti Google.

Co to znamená pro geocaching?

Z výše uvedených informací si lze poskládat vcelku ucelený závěr: totiž že zpřesnění GPS až na úroveň centimetrů má být dosahováno softwarovou cestou. Svítá tedy alespoň malá naděje, že by zařízení, která lze softwarově upgradovat, mohla časem získat tyto schopnosti formou aktualizace.

Čtěte:   Mezinárodní den Earth keší je 9. října. Chceš suvenýr?

Z hlediska geocachingu je otázkou, nakolik je taková přesnost opravdu žádoucí. Samozřejmě při zaměřování pozice keše zakladatelem jsou co možná nejpřesnější data vítána. Při hledání by se tím ale mohlo ztratit ono kouzlo finálního hledání v okruhu několika metrů, což by jistě některým kačerům kazilo radost ze hry. Zatím se ale nemusíme obávat toho, že by náš společný koníček ztratil svou zábavnou složku – čas mezi vývojem a reálným nasazením může být ještě dlouhý.

Bavilo by vás hledat kešky, jejichž polohu byste znali s přesností na centimetry?

Bavilo by vás hledat kešky, jejichž polohu byste znali s přesností na centimetry?

Zdroje: UCR Today, GizMag.