撰文|小魔

幾十年來，GPS一直是一項至關重要的技術。

往大了說，它對各國軍事方面都有著極為重要的作用，比如打仗時使用的導彈制導，就需要利用GPS等系統來進行導航，從而對目標發起精準打擊。

除了導彈，近些年才發展起來的軍用無人機、無人車、無人潛航器等高階智慧化戰鬥力量更是需要依靠GPS導航來確定攻擊、監視或運輸目標的精確座標。

往小了說，我們的日常生活，也早已離不開GPS技術帶來的便利性。

別說點外賣、打車、導航、旅遊等軟體都需要它的支援，現如今車企與科技公司都在花費巨資研發的自動駕駛車更需要依靠GPS的精準定位，才能完成從路線規劃到把乘客運送至正確目的地的一系列活動。

然而被軟體或科技裝置依賴的衛星GPS也有其侷限性和脆弱性，它並不總是最可靠的系統，特別是在建築密集的城市地區。

為此，荷蘭的工程師團隊特別研發出了一款稱為“超級GPS”的混合定位系統，這種新系統結合了無線和光學連線，並使用類似手機網路來傳輸訊號，但它不是將資料流傳輸到我們的手機，而是對裝置進行釐米級的精確定位。

在介紹超級GPS技術之前，我們還是有必要先來幫助大家複習一下基於衛星的傳統GPS是如何進行定位工作的。

首先，每顆GPS衛星內都攜帶有一枚原子鐘，可以保持非常精確的時間，並與地面上和其他衛星上的時鐘同步。

GPS衛星會實時向地面上的接收裝置傳送訊號，而通常一個接收裝置可以同時與幾顆衛星進行通訊，並根據衛星的位置計算出自身在3D空間中的位置，其精度可能小到幾釐米。

但這是在最理想的情況下，現實世界通常不是這樣的。當接收器接收衛星傳來的訊號時並不總是那麼順暢，尤其是當接收器處於城市時。

包括建築物在內的許多障礙物都會造成訊號干擾，特別是一些大型建築物還會反射或阻擋訊號，而這樣就會使定位產生誤差，根據干擾程度的不同，這個誤差視窗有時甚至會有幾米之大。

當包括自動駕駛車在內的智慧化技術對位置資料的需求變得越來越高時，找到提高GPS精度的方法也就越來越重要了，而這正是超級GPS的用武之地。

超級GPS是由來自代爾夫特理工大學、阿姆斯特丹自由大學和VSL的研究人員共同開發的一種替代性系統，其工作原理與基於衛星的GPS相似，但不同的是它是完全在地面上執行的，利用的則是現有的行動網路。

研究團隊所做的最重要的一項工作就是將行動網路連線到一個非常精確的原子鐘上，這樣它就可以廣播精確計時的定位資訊，就像GPS衛星在它們攜帶的原子鐘的幫助下所做的那樣。

貢獻該技術的VSL研究人員解釋到：“我們已經在研究透過電信網路將我們的原子鐘產生的國家時間分發給其他地方使用者的技術。透過這些技術，我們可以把網路變成一個全國性的分散式原子鐘——並由此帶來新的應用，比如透過行動網路進行非常精確的定位。”

在這種情況下，“衛星”就變成了散佈在城市地區的無線網路發射機。更確切的說，不再像天空中的衛星都有自己的原子鐘來保持時間，這些地面上的“衛星”則是透過光纜與一個原子鐘相連在一起，使它們完全保持同步。

然後，它的工作方式仍與傳統GPS衛星大致相同，接收裝置透過與幾個無線電節點進行通訊，計算訊號在每個節點之間跳動所需的時間，再對它們的位置進行三角定位，以獲得更精準的定位資訊。

該系統還部署了一個比正常情況下大得多的無線電訊號頻寬，考慮到無線電頻譜頻寬因為稀缺而非常昂貴，於是團隊使用幾個小頻寬的無線電訊號組合在一起，形成一個更大的虛擬頻寬用於網路通訊。

這種“額外”的頻寬還帶來了一個非常大的好處——它能克服衛星GPS在城市中因為建築物反射無線電訊號，導致導航裝置被混淆的問題。

目前，該研究團隊已經在一個裝有6臺無線電發射機的試驗場對原型裝置進行過測試。在總共佔地面積為660平方米的繁亂環境中，超級GPS對裝置的跟蹤定位精度可達到10釐米以內，精準度可謂是相當之高。

當然，這項技術仍然需要進行更多的測試才能確定其是否可行。

擬議的基於行動網路的訊號傳輸系統也需要時間來建立，儘管研究團隊已經為原型設施建立了一套傳輸協議和配套硬體。在他們看來，如果技術能應用，目前的移動和Wi-Fi基站至少可以適應這項工作。

需要指出的是，這種全新的超級GPS技術並非是為取代傳統的衛星GPS而來，包括GPS在內的全球導航衛星系統（GNSS）仍然有著非常廣泛的用途，並將在未來很長一段時間內繼續使用。

但超級GPS技術可以與衛星GPS形成一種配合關係，比如它可以在衛星GPS中斷的情況下作為備用工作系統執行，並且它還可以有效解決城市地區微弱的衛星訊號在建築物之間反射而導致的精度不高問題——導航系統可以從地面無線網路系統中獲取訊號，而不再是完全依賴衛星。

如果超級GPS技術能得到推廣應用，受益的也不僅僅是自動駕駛汽車，據其研究團隊表示，該技術還可以在規劃量子通訊網路和下一代移動裝置網路中發揮重要作用。【END】