@ 2015.05.08 , 16:30

廉价版厘米精度GPS定位系统

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你手机里的GPS导航系统给你完成从家里到机场或者最近的咖啡店都没有问题。可我们如果要在城里的人行道上精确定位,GPS就傻逼了,误差往往达到10米,有时候人不是掉河里,就是上了高架桥。

德州大学的工程师团队发明了一种移动端使用的小型廉价GPS系统,可以提供厘米级的精准定位。德州大学空天工程研究院 Todd Humphreys说,有了这么高精度的定位,无人机投递包裹和自动驾驶的安全导航就成了可能,精准种植也可以采用该技术。如果结合智能手机摄像头使用,还能提供一些非常好玩的虚拟现实体验和游戏。

Todd说:“人们能够体验无比惊艳的物理浸入虚拟现实。”

其实厘米级的GPS系统不是什么新发明。这种精度级别的GPS已经在农业和勘测领域使用了20年。Google正在研发的无人驾驶汽车也是依靠这套系统。不过德州大学的研究人员将原来造价高昂的厘米级GPS通过廉价方案实现了出来。

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Todd和同事决定用廉价低品质的智能手机天线进行试验。和普通动辄1000美元的昂贵天线不同的是,智能手机天线对关键误差非常敏感,因此降低了GPS的定位精度。

其中一种误差名为多路径误差(multipth error),形成原因是GPS卫星发送的射频信号被天线接收前经过地面或树木、建筑等物体反弹造成的。如果树或者建筑物遮挡了射频信号,会导致另一种的误差。两种误差都会造成GPS信号接收器错误计算自身到卫星的直线距离,也就造成了定位错误。

德州大学团队经过六年研发,开发出了一套拥有复杂信号处理技术的软件,能够通过智能手机GPS天线对数据进行处理,减少误差对定位的影响。这套软件目前在电脑端运行,但是Todd表示最终会在手机内置处理器上运行。

随后研究人员又测试了一种造价5美元,比智能手机天线品质更高的天线。Humphreys表示通过一台三星Galaxy手机和天线的共同配合,他们绘制出了研究部门所在建筑天台的3D地图并有全球坐标系为参考,精度达到2厘米。

团队目前已经成立创业公司Radiosense LLC继续研发该技术。Humphreys说GPS接受装置最后的成本不会超过50美元。

本文译自 IEEE Spectrum,由译者 王大发财 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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