Группа исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде разработала высоконадежную и точную навигационную систему, которая использует существующие сигналы окружающей среды, такие как сотовая связь и Wi-Fi, а не глобальную систему позиционирования (GPS). Эту технологию можно использовать как автономную альтернативу GPS или как дополнение к существующим системам на основе GPS для обеспечения высоконадежной, согласованной и защищенной от несанкционированного доступа навигации. Эту технологию можно использовать для разработки навигационных систем, отвечающих строгим требованиям полностью автономных транспортных средств, таких как беспилотные автомобили и беспилотные дроны.
Во главе с Заком Кассасом, доцентом кафедры электротехники и вычислительной техники в Инженерном колледже Борнса UCR, команда представила свое исследование на конференции Глобальной навигационной спутниковой системы Института навигации 2016 года (ION GNSS+) в Портленде, штат Орегон., в сентябре. Два исследования, «Сигналы инерциальной навигации с помощью возможности» и «Характеристики характеристик позиционирования в системах LTE», получили награды за лучшую презентацию статьи.
Большинство навигационных систем в автомобилях и портативной электронике используют космическую глобальную навигационную спутниковую систему (ГНСС), в которую входят американская система GPS, российская система ГЛОНАСС, европейская система Galileo и китайская система Beidou. Для точных технологий, таких как аэрокосмическая и ракетная, навигационные системы обычно сочетают GPS с высококачественной бортовой инерциальной навигационной системой (INS), которая обеспечивает высокий уровень краткосрочной точности, но в конечном итоге теряет связь, когда теряет связь с внешними сигналами..
Несмотря на достижения в этой технологии, существующие системы GPS/INS не будут соответствовать требованиям будущих автономных транспортных средств по нескольким причинам: во-первых, сами по себе сигналы GPS чрезвычайно слабы и непригодны для использования в определенных условиях, таких как глубокие каньоны; во-вторых, сигналы GPS подвержены преднамеренным и непреднамеренным помехам и помехам; и в-третьих, гражданские сигналы GPS не зашифрованы, не аутентифицированы и указаны в общедоступных документах, что делает их поддающимися подделке (то есть взлому).
Современные тенденции в автономных навигационных системах транспортных средств, таким образом, полагаются не только на GPS/INS, но и на набор других сенсорных технологий, таких как камеры, лазеры и гидролокаторы.
«Добавляя все больше и больше датчиков, исследователи бросают «все, кроме кухонной раковины», чтобы подготовить автономные навигационные системы транспортных средств к неизбежному сценарию, когда сигналы GPS становятся недоступными. Мы выбрали другой подход, который заключается в использовании сигналов которые уже присутствуют в окружающей среде», - сказал Кассас.
Вместо того, чтобы добавлять дополнительные внутренние датчики, Кассас и его команда в Лаборатории автономных систем восприятия, интеллекта и навигации (ASPIN) UCR разрабатывают автономные транспортные средства, которые могут подключаться к сотням сигналов вокруг нас в любой момент времени., такие как сотовая связь, радио, телевидение, Wi-Fi и другие спутниковые сигналы.
В исследовании, представленном на конференции ION GNSS+, команда Кассаса продемонстрировала текущие исследования, в которых используются эти существующие коммуникационные сигналы, называемые «сигналами возможности» (SOP) для навигации. Система может использоваться сама по себе или, что более вероятно, для дополнения данных ИНС в случае отказа GPS. Комплексный исследовательский подход команды включает в себя теоретический анализ SOP в окружающей среде, создание специализированных программно-определяемых радиостанций (SDR), которые будут извлекать соответствующую информацию о времени и местоположении из SOP, разработку практических навигационных алгоритмов и, наконец, тестирование системы на земле. транспортных средств и беспилотных летательных аппаратов.
Автономные транспортные средства неизбежно приведут к социокультурной революции. Моя команда решает задачи, связанные с созданием практичных, экономичных и надежных автономных транспортных средств. Наша главная цель - заставить эти транспортные средства работать без «человек в курсе» в течение длительного периода времени, выполняя такие миссии, как поиск, спасение, наблюдение, картирование, сельское хозяйство, пожаротушение, доставка посылок и транспортировка», - сказал Кассас.