@ 2016.10.17 , 16:15

无需卫星信号的下一代导航系统SOP

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GPS是一项杰出的导航系统——除非你突然失去信号。如果你在陌生的地方开车,这是很糟的事情。如果是自动驾驶汽车,这堪比灾难。于是加州大学河畔分校的知觉、智能与导航自动系统实验室在Zak Kassas的带领下正在研发一种不一样的导航系统,它使用次级无线电信号,比如手机信号和WiFi,来辅助GPS系统或者作为一种高度可靠、连贯和防干扰的独立导航系统。

目前全球有两套卫星导航系统,美国的GPS和俄国的GLONASS,欧洲的伽利略系统将在未来几年内全面上线,中国的北斗系统也将在2020年覆盖全球。尽管这些系统给导航、调查和其他领域带来革命性的变化,但是GPS和相关系统仍然有巨大的改进空间。GPS信号生来就相对微弱,需要通过好几颗卫星才能确定位置,所以建筑密集或者多山的地区就会影响其工作。此外,GPS信号会被有意无意地干扰或欺骗,因为其缺乏加密和保护。

在军事领域,从潜艇到单兵都配备了补充系统,使用惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)通过加速度计和罗盘根据上一次有效GPS定位计算位置,但是这些只能在有限的时间里起作用。

未来厘米级的GPS呼之欲出,但即使结合了GPS和INS,也并不能满足自动驾驶汽车和无人机的需求。设计师们又回过头来使用雷达、激光雷达、摄像头和其他感应器来弥补缺陷,Kassas对这些嗤之以鼻,称它们都是“战五渣”方法,而且都过于复杂了。

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他的团队正在研发一种基于「泛在无线信号」(Signals Of Opportunity,SOP)的系统,比如WiFi、信号塔、无线电、电视台以及非导航卫星的信号。这有点类似智能手机上的定位软件根基WiFi和手机信号提供定位精确度的方法。这一方法就是利用环境中不同的无线信号让GPS定位更加精确,或者在GPS失去信号时代替它。

为了做到这一点,团队对SOP进行了理论分析,建造了一个能够从SOP中读取时间和位置信息的软件定义无线电,并在无人机和地面车辆实验之前创造了导航算法。他们希望这可以让未来的自动驾驶车辆更加安全和实用。

“自动驾驶工具将不可避免地带来一场社会与文化革命,”Kassas说。“我的团队就在应付实现低成本和可靠的自动驾驶工具中所遇到的挑战。我们的目标是让这些工具可以长时间不依赖人类运行,同时可以开展诸如搜索、营救、监视、绘图、农业、灭火、物流以及交通任务。”

他们的研究已经在2016全球导航卫星系统协会大会上呈现,以下的视频简要介绍了SOP系统:

本文译自 newatlas,由译者 许叔 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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