Mikronų matavimas: siekis sukurti geresnį GPS

GPS gali nukreipti jus visame mieste ar visoje šalyje, važiuojant dulkėtais keliais taip pat lengvai, kaip šešių juostų greitkeliuose. Bet kaip ir kiekvienas, kuris netyčia įvažiavo į ežerą Galiu pasakyti, kad GPS nėra tobulas. Pavyzdžiui, jis negali išlaikyti jūsų konkrečioje juostoje, vengti netoliese esančių automobilių arba nukreipti jūsų žemyn išvažiavimo rampa. Štai kodėl John Deere sukūrė geresnę sistemą.

Turinys

  • Kaip „Deere“ sukūrė geresnį GPS
  • Kaip 5G randa kelią

taip, kad John Deere.

Matote, GPS sistema, apie kurią dauguma žmonių žino, buvo sukurta aštuntajame dešimtmetyje, ir dėl to, kas tai yra, ji tikrai nuostabi. 24 palydovų tinklas veikia daugiau ar mažiau nuolat 27 metus? Apsisukti aplink Žemės rutulį iš šalto kosmoso – be galo žiūrėti ir mandagiai ištiesti ranką? Nemokamai? Nuostabu. Tačiau jis buvo sukurtas pakeisti popierinius žemėlapius, kurie retai matuojasi iki colio. Autonominiai automobiliai turi žinoti ne tik tai, kad esate 61 greitkelyje, bet ir tiksliai kur esate (ne mažiau nei 75 mylių per valandą greičiu). Autonominiai dronai ir traktoriai ūkininkavimui paskatino kaimo renesansą, vadinamą

tikslusis žemės ūkis — o dirbti reikia tikslumas.

Rekomenduojami vaizdo įrašai

Norėdami pridėti tokį detalumo lygį ir apskritai pertvarkyti sistemą, mokslininkai stengėsi pakeisti esamą palydovų parką nauja iteracija, vadinama GPS III. Praėjusią savaitę žengė žingsnį į priekį, kai „SpaceX“ pagaliau iškėlė ketvirtą palydovą į savo žvaigždėtą lovą. Tai ilgas procesas: paskelbė „Lockheed Martin“. trumpa istorija pastangų atnaujinti GPS sistemą 2012 m., o mes vis dar tik pradedame. Visa tai turėtų būti baigta 2023 m., o jo kaina sieks 6 mlrd.

Ar privati ​​pramonė gali tai padaryti geriau? Norėdami pamatyti, kas gali išstumti GPS, kalbėjomės su dviem kompanijomis, vadovaujančiomis įkrovimui ir kuriančiomis alternatyvas.

Kaip „Deere“ sukūrė geresnį GPS

Prieš nurodydami jo trūkumus, turėkime omenyje, kad GPS yra fantastiška sistema. Iš tiesų, sunku apsukti galvą apie esamo palydovo žvaigždyno ambicijas ir įžūlumą. Įsivaizduokite iššūkius, kylančius paleidus tikslią anteną, kuri kainuoja kelis šimtus milijonų dolerių ir yra daugiau ar mažiau panaši į ledų sunkvežimį „Mister Softee“. Norėdami užbaigti aktą, kariškiai trenkia jį į raketą, kuri sudegina 2700 svarų skysto deguonies vienam. antra, išmesdamas jį į kosmosą 1 Mach greičiu… ir tada švelniai paleidžia į orbitą apie 13 000 mylių toli. Atminkite, kad pačios Žemės skersmuo yra tik 7900 mylių.

Dabar pavaizduokite algoritmus ir skaičiavimus, reikalingus norint išlaikyti tikslią orbitą, niekada nepataikius į kitus palydovus, nuolat siunčia, baterijos niekada negenda, laikrodžiai vos nenukrypsta nuo sinchronizavimo, kai mėnesiai virsta metais, ir jūs gausite esmė. Tai didžiulis pasiekimas. Vis dėlto to nepakanka.

John Deere

Teoriškai GPS tikslumas yra 3 pėdos, bet iš tikrųjų jis yra daugiau nei 15 pėdų – pakankamai geras, kad nuvestumėte į bakalėjos parduotuvę, bet vargu ar tikslus. Pavyzdžiui, jei savo kieme pasodinote du paveldimus pomidorus ir keletą agurkų, nesunku užsiauginti mažytį derlių nežinant, kur laistote. Jei sodinate šimtus akrų, mažos telemetrijos klaidos gali jus sugadinti.

„Senieji laikai, kai dirbama visą dieną, o gal tėtis baigia darbą ir grįžta namo pas sūnų ar dukrą? Tai beveik padaryta“, – „Digital Trends“ sakė Al Savage, „John Deere“ „StarFire“ tinklo vadovas. „Ūkininkai nori didesnio derliaus. Tikslumas sodinant eilutes, purškiant ir t. t., todėl neaplenksite savo pasėlių.

NASA teigimu (taip, kad NASA), kai ūkininkas kerta lauką, traukdamas už traktoriaus sėjamąją, plūgą ar kitą įrangą, sukurtos eilės persidengia apie 10 proc. Tai reiškia, kad didelė lauko dalis gauna dvigubai daugiau reikiamų sėklų, trąšų ir pesticidų, o darbas užtrunka ilgiau nei reikia. Šiuolaikiniai traktoriai naudoja skaitmenines padėties nustatymo sistemas kaip ir jūsų automobiliuose, tačiau reikalauja visiškai kitokio tikslumo. Taigi su kosmoso agentūros pagalba John Deere sukūrė geresnę sistemą.

John Deere

„Jie tai vadina diferenciniu GPS“, - sakė Savage'as. Kad gautų detalius padėties nustatymo duomenis, kurių reikia šiuolaikiniams ūkininkams, „Deere“ visame pasaulyje sukūrė daugybę antžeminių informacinių svetainių. rinkti antrą padėties nustatymo duomenų rinkinį – didžiulį duomenų kiekį, kurį įmonė perduoda ir saugo dviejuose pagrindiniuose duomenyse centrai. Ši informacija perduodama į geostacionarių palydovų rinkinį, kurį valdo Inmarsat (John Deere nuomojasi juose erdvę), o tada perduodama atgal į bendrovės StarFire imtuvai vietiniuose traktoriuose – kelionė pirmyn ir atgal, kuri yra ilgesnė nei aprėpianti visą pasaulį, bet užtrunka maždaug tiek pat kvėpavimas.

„Jūs kalbate apie 12, 13 000 mylių ir kai kuriais atvejais 20 000 mylių. Ir tai įvyksta per penkias sekundes, todėl galite įsivaizduoti, kaip greitai tai vyksta ir kiek duomenų patenka“, – paaiškino Savage. Laikas, per kurį signalas nukeliauja į Žemę iš GPS palydovų, kartu su orbitos dreifuojančiais laikrodžiais vis tiek šiek tiek nesinchronizuotas ir signalo triukšmas iš elektra įkrautų dalelių mūsų atmosferoje, todėl esamas GPS duomenys netikslūs. Sujungdama palydovo duomenis su duomenimis iš antžeminio tinklo, „Deere“ gali daug tiksliau nustatyti vietą trikampiu.

„Kai purškiate, norite būti konkretūs, tikslūs. Tai leidžia sutaupyti herbicidų, fungicidų, pesticidų ir purškalų“, – pažymi Savage.

Kaip 5G randa kelią

Jei šiomis dienomis skaitote technologijų svetainę, girdėjote ažiotažą 5G. Greitas naujasis korinis tinklas turi įvairių privalumų, kurių svarbiausias yra greitis. „Qualcomm“ pademonstravo didžiausią maždaug 4,5 gigabito per sekundę atsisiuntimo greitį, o vidutinį duomenų perdavimo greitį – apie 1,4 gigabito per sekundę. Tai pakankamai greita, kad per maždaug 17 sekundžių atsisiųstumėte dviejų valandų filmą, o dabartiniu 4G ryšiu – per maždaug 6 minutes. Kitaip tariant, naujas 5G telefonai bus maždaug 1000 kartų greitesni nei šiuo metu jūsų kišenėje esantis telefonas.

Tačiau 5G yra daugiau nei telefonai: „Qualcomm“ tuo įsitikinęs 5G turės rytojaus automobilius kalbėtis tarpusavyje ir lydi jus visus savo vienišumu. Norėdami tai padaryti, „Qualcomm“ lustai ne tik greičiau perduoda duomenis. Jie palaiko CV2X (mobilioji transporto priemonė – viskas) komunikacija, kuri užtikrina tiesioginį ryšį tarp automobilių ir kitų miesto infrastruktūros išmaniųjų objektų.

Mažai aptarta „Qualcomm“ automobilių planų dalis apima sistemos kūrimą, kad būtų pašalinta GPS 3–15 pėdų tikslumo problema. Norėdami tai padaryti, bendrovė rėmėsi turimu patentų portfeliu; sujungia duomenis iš esamų pasaulinės palydovinės navigacijos sistemos palydovų (įskaitant GPS, Europos Galileo, Rusijos GLONASSir daugiau) su kažkuo vadinamu VEPP, arba pagerintas regėjimas tikslus padėties nustatymas. Iš esmės „Qualcomm“ planuoja naudoti vaizdus iš esamų vaizdo kamerų, kad nustatytų tikslią automobilio vietą.

„Kaina tai nėra astronominė“, – „Digital Trends“ sakė „Qualcomm“ produktų valdymo vyresnysis viceprezidentas Nakulas Duggalas. „Iš esmės jums reikia standartinės kameros, kurią turite šiandien... Visa kita yra tai, ką jau įgalinate telematikos įrenginiui.

Iliustracija rodo VEPP duomenis kartu su tradiciniais GPS duomenimis.Qualcomm

Tačiau štai koks dalykas: CV2X jau daugelį metų buvo technologijų kompanijų svajonė ir, nors ir gali būti pažadėta, ji taip pat turi iššūkių. Viena vertus, kyla pralaidumo nustatymo problema: reguliuotojai rezervavo dalį spektro 5,9 GHz pokalbiams tarp transporto priemonių, tačiau reguliavimo pastangos tęsti projektą tiesiogine prasme niekur. Ajit Pai, Federalinės ryšių komisijos (FCC) pirmininkas rašė praėjusį mėnesį, „5,9 GHz spektras per ilgai buvo tuščias. Pastaruosius du dešimtmečius Amerikos žmonės laukė, kol bus panaudotas šis geriausias vidutinės juostos spektras, o laukimo laikas baigėsi.

Ne, amerikiečiai to nereikalavo, nepaisant Pai pykčio; retas kuris susimąsto apie spektro paskirstymą tarp pusryčių ir nakvynės. Tačiau praėjusį mėnesį FCC žingsnis modernizuoti 5,9 GHz dažnių juostą yra gera žinia C2VX. Vis dėlto 5G automobiliuose laukia ilgas kelias.

Be to, 5G veikė niūri laiko juosta. Pirmas 5G modemai naujose transporto priemonėse gali pasirodyti 2022 m., o pažangūs modeliai greičiausiai nebus pristatyti iki 2025 m. pagal Light Reading. Be to, pakelės infrastruktūra, skirta bendrauti su tais modemais ir įgalinti savarankišką vairavimą, komerciniais tikslais turi būti įdiegta tik maždaug 2025 m. Tuo tarpu John Deere StarFire sistema jau veikia su 5G, Savage mums papasakojo kartu su GPS, Rusijos GLONASS, QZSS, IRNN ir kt. Todėl, kai 5G yra plačiai naudojamas, tai padės užpildyti daugybę spragų.

„Manau, kad 5G bus tikrai naudingas ūkininkams kaimo vietovėse, aukštesnėse platumose – ES, Nyderlanduose. 5G pades. Viskas, kas kalvota, kur transporto priemonės požiūris, reljefo nelygumas, kur nelabai matosi pietinis galas, kad būtų galima priimti palydovą, 5G taip pat tikrai padės“, – sakė Savage'as.

Čia verta pabrėžti vieną dalyką: GPS III, 5G ir StarFire nebūtinai yra konkuruojančios technologijos. Nė viena įmonė ar technologija nedominuos šioje erdvėje ir nepavers kitų pasenusių ir to nereikia. Svarbu tai pastebėti 5G pagerins John Deere Starfire sistemą, o ne ją pakeis. GPS III veiks kartu su, o ne prieš 5G išlaikyti autonominius automobilius kelyje. Visi jie yra skirtingi keliai, vedantys į tą patį tikslą: geresnė padėtis visiems ir viskam, nesvarbu, kokia programa.

Iki tada? Venkite ežerų ir laikykite abi rankas ant vairo. Kadangi naujas GPS yra visai šalia, bet mes galime važiuoti tik taip greitai.