미크론 측정: 더 나은 GPS 구축을 위한 탐구

GPS는 6차선 초고속도로처럼 쉽게 먼지가 많은 뒷길을 탐색하면서 시내나 전국을 가로질러 안내할 수 있습니다. 하지만 누구처럼 실수로 호수에 몰린 GPS는 완벽하지 않다고 말씀드릴 수 있습니다. 예를 들어, 특정 차선을 유지하거나 근처 차량을 피하거나 출구 램프 아래로 조종할 수 없습니다. 이것이 John Deere가 더 나은 시스템을 구축한 이유입니다.

예, 저것 존 디어.

아시다시피, 대부분의 사람들이 알고 있는 GPS 시스템은 1970년대에 설계되었으며, 그 자체로 보면 정말 놀라운 것입니다. 24개 위성으로 구성된 네트워크 27년 동안 거의 지속적으로 운영되었습니까? 추운 우주에서 지구를 돌며 끝없이 지켜보고 정중하게 도움을 드리고 있습니까? 무료로? 아주 멋진. 그러나 이는 인치 단위까지 측정되는 일이 거의 없는 종이 지도를 대체하기 위해 설계되었습니다. 자율주행 자동차는 당신이 61번 고속도로에 있다는 것뿐만 아니라 정확히 당신이 있는 곳(시속 75마일 이하). 농업용 자율 드론과 트랙터는 농촌 르네상스를 촉진했습니다. 정밀 농업 — 작동하려면 다음이 필요합니다. 정도.

해당 수준의 세부 정보를 추가하고 시스템 전반을 점검하기 위해 연구자들은 기존 위성 함대를 다음과 같은 새로운 반복으로 교체하기 위해 노력해 왔습니다. GPS III. 지난 주 SpaceX가 마침내 네 번째 위성을 별이 빛나는 침대로 끌어올렸을 때 한 걸음 더 나아갔습니다. 긴 과정입니다. Lockheed Martin이 출판했습니다. 짧은 역사 2012년에 GPS 시스템을 업그레이드하려는 노력의 일환으로, 우리는 아직 시작 단계에 있습니다. 모든 작업은 2023년에 완료될 예정이며, 비용은 60억 달러에 달합니다.

민간 산업이 더 잘할 수 있을까? GPS를 대체할 수 있는 것이 무엇인지 내부적으로 살펴보기 위해 우리는 책임을 주도하고 대안을 개발하는 두 회사와 이야기를 나눴습니다.

Deere가 더 나은 GPS를 구축한 방법

단점을 지적하기 전에 GPS는 환상적인 시스템이라는 점을 명심하자. 실제로 기존 위성 집합체의 야망과 대담함에 머리를 감는 것은 어렵습니다. 수억 달러의 비용이 들고 Mister Softee 아이스크림 트럭과 거의 비슷한 모양의 정밀 안테나를 출시하는 데 따르는 어려움을 상상해 보십시오. 증서를 완료하기 위해 군대는 1회당 2,700파운드의 액체 산소를 연소하는 로켓에 이를 적용합니다. 둘째, 마하 1의 속도로 우주로 던진 다음 약 13,000마일 궤도에 부드럽게 올려 놓습니다. 떨어져 있는. 지구 자체의 지름은 7,900마일에 불과하다는 것을 기억하세요.

이제 다른 위성과 충돌하지 않고 정확한 궤도를 유지하는 데 필요한 알고리즘과 계산을 상상해보세요. 끊임없이 전송하고, 배터리는 절대 고장나지 않으며, 몇 달이 지나도 시계가 동기화되지 않는 경우가 거의 없습니다. 요점. 엄청난 성과입니다. 하지만 그것만으로는 충분하지 않습니다.

GPS는 이론상 3피트 이내까지 정확하지만 실제로는 15피트 정도입니다. 식료품점까지 갈 수 있을 만큼 충분하지만 정확하지는 않습니다. 예를 들어, 뒷마당에 가보 토마토 2개와 오이 몇 개를 심었다면 어디에 물을 주는지 전혀 모르고 작은 수확물을 쉽게 재배할 수 있습니다. 수백 에이커에 식물을 심는 경우 작은 원격 측정 오류로 인해 망가질 수 있습니다.

“옛날에는 하루 종일 일하고 아빠가 일을 마치고 집에 가서 아들이나 딸이 있을까요? John Deere의 StarFire 네트워크 관리자인 Al Savage는 Digital Trends에 이렇게 말했습니다. “농민들이 원하는 것은 더 많은 수확량입니다. 줄 심기, 살포 등의 측면에서 정확성이 높아 농작물을 뛰어넘는 일이 없습니다.”

NASA에 따르면 (예, 저것 NASA)에 따르면 농부가 트랙터 뒤에 파종기, 쟁기 또는 기타 장비를 끌고 들판을 가로지르면 생성되는 줄이 약 10% 정도 겹칩니다. 이는 밭의 상당 부분에 필요한 종자, 비료, 살충제가 두 배로 공급되고 작업이 필요 이상으로 오래 걸린다는 것을 의미합니다. 오늘날의 트랙터는 자동차와 마찬가지로 디지털 위치 확인 시스템을 사용하지만 완전히 다른 수준의 정확도를 요구합니다. 그래서 John Deere는 우주국의 도움으로 더 나은 시스템을 구축했습니다.

Savage는 "차동 GPS를 소위 말하는 것입니다."라고 말했습니다. 현대 농부에게 필요한 세부적인 위치 데이터를 얻기 위해 Deere는 전 세계에 일련의 지상 기반 참조 사이트를 구축했습니다. 두 번째 포지셔닝 데이터 세트를 수집하기 위해 회사가 전송하고 두 가지 주요 데이터에 보관하는 방대한 양의 데이터입니다. 센터. 해당 정보는 Inmarsat(John Deere가 공간을 임대함)가 운영하는 일련의 정지궤도 위성으로 전송된 다음 다시 아래로 전송됩니다. 지역 트랙터에 있는 회사의 StarFire 수신기 – 지구를 한 바퀴 도는 것보다 길지만 한 바퀴 정도 걸리는 왕복 여행 호흡.

“당신은 12, 13,000마일, 어떤 경우에는 20,000마일에 대해 이야기하고 있습니다. 그리고 이 작업은 5초 만에 이루어지므로 얼마나 빠른지, 얼마나 많은 데이터가 흐르는지 상상할 수 있습니다.”라고 Savage는 설명했습니다. GPS 위성에서 신호가 지구로 이동하는 데 걸리는 시간과 표류하는 궤도의 시계를 합친 시간 대기 중 전하를 띤 입자로 인해 동기화가 약간 어긋나고 신호 잡음이 발생하여 기존 GPS를 데이터가 부정확함. Deere는 위성 데이터를 지상 네트워크의 데이터와 결합함으로써 위치를 훨씬 더 정확하게 삼각 측량할 수 있습니다.

“분무할 때는 구체적이고 정확해야 합니다. 이를 통해 제초제, 살균제, 살충제 및 스프레이 비용을 절약할 수 있습니다.”라고 Savage는 말합니다.

5G가 길을 찾는 방법

요즘 기술 사이트를 읽으면 주변의 과대광고를 들어보셨을 것입니다. 5G. 빠르고 새로운 셀룰러 네트워크에는 다양한 이점이 있으며, 그 중 가장 중요한 것은 속도입니다. Qualcomm은 초당 약 4.5기가비트의 최대 다운로드 속도와 초당 약 1.4기가비트의 평균 데이터 전송 속도를 보여주었습니다. 이는 현재 4G 연결의 경우 약 6분 걸리는 반면, 2시간짜리 영화를 약 17초 만에 다운로드할 수 있을 만큼 빠릅니다. 즉, 새로운 5G 휴대폰은 현재 주머니에 있는 휴대폰보다 약 1,000배 더 빠릅니다.

하지만 5G에는 휴대폰보다 더 많은 것이 있습니다. Qualcomm은 다음과 같이 확신합니다. 5G 내일의 차를 갖게 될 것이다 서로 이야기하다 그리고 그들의 외로움으로 여러분 모두를 보호합니다. 이를 위해 Qualcomm의 칩은 데이터를 더 빠르게 전송하는 것 이상의 기능을 수행합니다. CV2X를 지원합니다(셀룰러 차량-모든 것) 도시 인프라에 있는 자동차와 기타 스마트 개체 간의 직접적인 통신을 제공하는 통신.

Qualcomm의 자동차 계획 중 거의 논의되지 않은 부분에는 GPS의 3~15피트 정밀도 문제를 해결하기 위한 시스템 구축이 포함됩니다. 이를 위해 회사는 기존 특허 포트폴리오에 의존했습니다. 이는 기존 글로벌 항법 위성 시스템 위성(GPS 포함)의 데이터를 병합합니다. 유럽의 갈릴레오, 러시아의 GLONASS, 등) VEPP또는 비전이 강화된 정확한 위치 지정이 가능합니다. 본질적으로 Qualcomm은 기존 비디오 카메라의 이미지를 사용하여 자동차의 정확한 위치를 찾아낼 계획입니다.

Qualcomm의 제품 관리 담당 수석 부사장인 Nakul Duggal은 Digital Trends에 “이를 수행하는 데 드는 비용은 천문학적이지 않습니다.”라고 말했습니다. "기본적으로 오늘날과 같은 표준 카메라가 필요합니다. 그 밖의 모든 것은 이미 텔레매틱스 장치를 활성화하고 있는 것입니다."

그러나 문제는 다음과 같습니다. CV2X는 수년 동안 기술 회사들 사이에서 꿈이었으며, 가능성이 있지만 도전 과제도 있습니다. 우선, 대역폭을 찾는 문제가 있습니다. 규제 기관은 일정 수준의 스펙트럼을 확보해 왔습니다. 차량 간 채팅에는 5.9GHz가 필요하지만 프로젝트를 진행하려는 규제 노력은 문자 그대로 진행되었습니다. 아무데도. Ajit Pai 연방통신위원회(FCC) 위원장 지난달에 쓴, “5.9GHz 스펙트럼은 너무 오랫동안 휴면 상태였습니다. 지난 20년 동안 미국 국민은 이 최고의 중대역 스펙트럼이 사용되기를 기다려왔고, 이제 기다림의 시간은 끝났습니다.”

아니요, Pai의 고함에도 불구하고 미국인들은 이것을 요구하지 않았습니다. 아침 식사와 잠자리 사이의 스펙트럼 할당에 대해 다시 생각하는 사람은 거의 없습니다. 그러나 지난 달 5.9GHz 대역을 현대화하려는 FCC의 움직임은 C2VX에게는 좋은 소식입니다. 하지만 자동차의 5G는 아직 갈 길이 멀다.

여기에 5G가 운영해온 나른한 타임라인이 추가됩니다. 첫번째 5G 모뎀은 2022년에 새로운 차량에 탑재될 수 있으며, 고급 모델은 2025년까지 출시되지 않을 것입니다. 가벼운 독서에 따르면. 그리고 자율주행을 가능하게 하기 위해 모뎀과 통신하는 도로변 인프라는 약 2025년까지 상용화될 예정이 아닙니다. 한편 John Deere의 StarFire 시스템은 이미 5G, Savage는 GPS, 러시아의 GLONASS, QZSS, IRNN 등과 함께 우리에게 말했습니다. 그렇게 할 때 5G 널리 배포되면 많은 격차를 메우는 데 도움이 될 것입니다.

“5G는 시골 지역이나 고위도 지역(EU, 네덜란드)의 농부들에게 큰 도움이 될 것입니다. 5G 도움이 될 것입니다. 언덕이 많은 곳, 차량의 자세, 지형의 거친 곳, 위성 수신을 위해 남쪽 끝을 실제로 볼 수 없는 곳, 5G 정말 도움이 될 것입니다.”라고 Savage는 말했습니다.

여기서 한 가지 점을 강조할 가치가 있습니다. GPS III, 5G 및 StarFire는 반드시 경쟁 기술은 아닙니다. 어떤 단일 회사나 기술도 이 공간을 지배하여 다른 공간을 쓸모없게 만들 수 없으며 그럴 필요도 없습니다. 다음 사항에 유의하는 것이 중요합니다. 5G John Deere의 Starfire 시스템을 교체하는 것이 아니라 개선할 것입니다. GPS III는 — 반대가 아니라 —와 함께 작동합니다. 5G 자율주행 자동차를 궤도에 올려놓기 위해. 그들은 모두 동일한 목적지로 이어지는 서로 다른 길입니다. 애플리케이션이 무엇이든 모든 사람과 모든 것을 위한 더 나은 포지셔닝입니다.

그때까지? 호수를 피하고 양손으로 운전대를 잡으세요. 왜냐하면 새로운 GPS가 바로 눈앞에 있기 때문입니다. 그러나 우리는 거기까지 너무 빨리 운전할 수 밖에 없습니다.