Мерење микрона: Потрага за стварањем бољег ГПС-а

ГПС може да вас води кроз град или преко целе земље, кретајући се прашњавим заосталим путевима лако као супераутопутеви са шест трака. Али као свако ко је случајно улетео у језеро могу вам рећи, ГПС није савршен. Не може вас задржати у одређеној траци, на пример, или избећи аутомобиле у близини, или вас усмерити низ излазну рампу. Зато је Јохн Деере изградио бољи систем.

Да, то Јохн Деере.

Видите, ГПС систем за који већина људи зна дизајниран је 1970-их, и за оно што јесте, заиста је изванредан. Мрежа од 24 сателита раде мање-више непрекидно 27 година? Кружите око глобуса из ледених домета свемира — бескрајно посматрајући и учтиво пружајући руку? Бесплатно? Предивна. Али дизајниран је да замени папирне карте, које се ретко мере до инча. Аутономни аутомобили морају да знају не само да сте на аутопуту 61, већ баш тако где сте (75 миља на сат не мање). Аутономни дронови и трактори за пољопривреду покренули су руралну ренесансу тзв прецизна пољопривреда — а за рад, то захтева прецизност.

Да би додали тај ниво детаља - и генерално ревидирали систем - истраживачи су радили на замени постојеће флоте сателита новом итерацијом под називом ГПС ИИИ. Прошле недеље је направљен корак напред када је СпацеКс коначно убацио четврти сателит у свој звездани кревет. То је дуг процес: објавио је Лоцкхеед Мартин кратка историја напора за надоградњу ГПС система у 2012. години, а ми смо још увек на почетку. Цела ствар би требало да буде завршена 2023. године, по цени од 6 милијарди долара.

Може ли приватна индустрија то боље? Да бисмо изнутра погледали шта би могло да замени ГПС, разговарали смо са две компаније које воде наплату и развијају алтернативе.

Како је Деере направио бољи ГПС

Пре него што укажемо на његове недостатке, имајмо на уму да је ГПС фантастичан систем. Заиста, тешко је замотати главу око амбиције и смелости постојеће сателитске констелације. Замислите изазове иза покретања прецизне антене која кошта неколико стотина милиона долара и која је мање-више обликована као камион за сладолед Мистер Софтее. Да би завршила дело, војска га удара на ракету која сагорева 2.700 фунти течног кисеоника по друго, бацајући га у свемир брзином од 1 маха... а затим га нежно ослобађа у орбиту око 13.000 миља далеко. Запамтите, пречник саме Земље је само 7.900 миља.

Сада, замислите алгоритме и прорачуне неопходне да се држи у прецизној орбити, никада не ударајући друге сателите, непрестано емитује, батерије никада не кваре, сатови једва да померају синхронизацију како се месеци претварају у године, а добићете поента. То је огромно достигнуће. Ипак, то није довољно.

ГПС је тачан до 3 стопе, у теорији, али у стварности је више као 15 стопа - довољно добар да вас одведе до продавнице, али тешко да је прецизан. На пример, ако сте посадили два парадајза из наслеђа и неколико краставаца у свом дворишту, лако је узгајати своју малу жетву без икаквог осећаја где заливате. Ако садите стотине хектара, ситне телеметријске грешке могу да вас униште.

„Стари дани радили по цео дан и можда тата заврши и дође кући код сина или ћерке? То је прилично урађено“, рекао је Ал Саваге, менаџер СтарФире мреже у компанији Јохн Деере, за Дигитал Трендс. „Оно што фармери желе је већи принос. Тачност у погледу садње у редове, прскања итд., Тако да не прегазите своје усеве."

Према НАСА-и (да, то НАСА), када пољопривредник пређе поље вучећи сејалицу, плуг или другу опрему иза трактора, редови који се стварају се преклапају за око 10 процената. То значи да значајан део поља добија дупло више потребног семена, ђубрива и пестицида, а посао траје дуже него што је потребно. Данашњи трактори користе дигиталне системе позиционирања баш као и ваш аутомобил, али захтевају потпуно другачији ниво тачности. Дакле, уз помоћ свемирске агенције, Јохн Деере је изградио бољи систем.

"Диференцијални ГПС је оно што га зову", рекао је Саваге. Да би добио детаљне податке о позиционирању који су потребни савременим пољопривредницима, Деере је направио низ земаљских референтних локација широм света да прикупи други скуп података о позиционирању, огромну количину података које компанија преноси и складишти у два главна податка центрима. Те информације се емитују на сет геостационарних сателита које води Инмарсат (Јохн Деере закупљује простор на њима), а затим се преноси назад до компанијски СтарФире пријемници на локалним тракторима – повратно путовање које је дуже од обиласка света, али траје отприлике исто колико и једно дах.

„Говорите о 12.13.000 миља, ау неким случајевима и 20.000 миља. И то се дешава за пет секунди, тако да можете замислити колико је брзо и колико података тече“, објаснио је Саваге. Време које је потребно сигналу да отпутује на Земљу са ГПС сателита, у комбинацији са сатовима у орбити помало несинхронизовани и сигнални шум од електрично наелектрисаних честица у нашој атмосфери, чини постојећи ГПС подаци непрецизни. Повезујући сателитске податке са подацима из своје земаљске мреже, Деере је у стању да триангулира локацију далеко прецизније.

„Када прскате, желите да будете прецизни, прецизни. То вам омогућава да уштедите на хербицидима, фунгицидима, пестицидима и спрејевима“, напомиње Саваге.

Како 5Г проналази пут

Ако ових дана читате технолошку страницу, чули сте около 5Г. Брза нова мобилна мрежа има низ предности, од којих је најважнија брзина. Куалцомм је показао вршне брзине преузимања од око 4,5 гигабита у секунди и просечне брзине преноса података од око 1,4 гигабита у секунди. То је довољно брзо да преузмете двосатни филм за око 17 секунди, у односу на око 6 минута за тренутну 4Г везу. Другим речима, нови 5Г телефони ће бити око 1000 пута бржи од телефона који се тренутно налази у вашем џепу.

Али 5Г има више од телефона: Куалцомм је у то уверен 5Г имаће сутрашња кола разговарајући једни с другима и све вас прати својим усамљеним. Да би то учинили, Куалцомм-ови чипови раде више од само бржег преноса података. Они подржавају ЦВ2Кс (ћелијско возило-свему) комуникација, која пружа директну комуникацију између аутомобила и других паметних објеката у инфраструктури града.

Део Куалцомм-ових аутомобилских планова о којем се мало расправља укључује изградњу система за уклањање ГПС-овог проблема са прецизношћу од 3 до 15 стопа. Да би то урадила, компанија се ослањала на свој постојећи портфолио патената; спаја податке са постојећих сателита глобалног навигационог сателитског система (укључујући ГПС, Европски Галилео, руски ГЛОНАСС, и више) са нечим што се зове ВЕПП, или прецизно позиционирање побољшаног вида. У суштини, Куалцомм планира да користи слике са постојећих видео камера како би одредио прецизну локацију аутомобила.

„Цена да се ово уради није астрономска“, рекао је за Дигитал Трендс Накул Дуггал, виши потпредседник управљања производима компаније Куалцомм. „У основи вам је потребна стандардна камера какву имате данас… све остало је нешто за шта већ омогућавате телематску јединицу.“

Али ево ствари: ЦВ2Кс је годинама био сан међу технолошким компанијама, и иако може обећавати, носи и изазове. Као прво, постоји проблем проналажења пропусног опсега: регулатори су резервисали део спектра на 5,9 ГХз за ћаскање између возила, али регулаторни напори да се пројекат помери напред су буквално ишли нигде. Као Ајит Паи, председник Федералне комисије за комуникације (ФЦЦ) написао прошлог месеца, „Спектер од 5,9 ГХз је предуго лежао. Последње две деценије, амерички народ је чекао да се овај примарни средњепојасни спектар стави у употребу, а време чекања је прошло.”

Не, Американци нису захтевали ово, упркос Паијевом халабуци; мало људи двапут размисли о расподели спектра између доручка и кревета. Али потез ФЦЦ-а прошлог месеца да модернизује опсег од 5,9 ГХз добра је вест за Ц2ВКС. Ипак, 5Г у аутомобилима има дуг пут.

Додајте томе и досадну временску линију на којој је 5Г радио. Први 5Г модеми би се могли појавити у новим возилима 2022., а напредни модели вероватно неће стићи до 2025. према Лигхт Реадингу. А инфраструктура поред пута за комуникацију са тим модемима како би се омогућила самовожња не би требало да буде комерцијална до 2025. У међувремену, Јохн Деере-ов СтарФире систем већ ради 5Г, рекао нам је Саваге, заједно са ГПС-ом, руским ГЛОНАССом, КЗСС, ИРНН и другима. Па кад 5Г је широко распрострањен, то ће помоћи да се попуне бројне празнине.

„5Г ће бити од велике помоћи када дође до фармера у руралним подручјима, у вишим географским ширинама – у ЕУ, Холандији – мислим 5Г помоћи ће. Све што је брдовито, где је положај возила, неравнина терена, где се не види јужни крај за пријем сателита, 5Г такође ће заиста помоћи“, рекао је Саваге.

Овде је вредно нагласити једну тачку: ГПС ИИИ, 5Г и СтарФире нису нужно конкурентске технологије. Ниједна компанија или технологија неће доминирати овим простором и учинити друге застарјелим, нити је потребно. Важно је то напоменути 5Г ће побољшати Јохн Деере-ов Старфире систем, а не заменити га. ГПС ИИИ ће радити у тандему са — не против — 5Г да би аутономни аутомобили остали на правом путу. Све су то различите авеније које воде до исте дестинације: боље позиционирање за све и свакога, без обзира на апликацију.

До тада? Избегните језера и држите обе руке на волану. Зато што је нови ГПС само уз пут — али ми можемо да возимо само тако брзо.