Sistema de navegação com precisão de 10 centímetros

Pesquisadores da Delft University of Technology, Vrije Universiteit Amsterdam e VSL desenvolveram um sistema de posicionamento alternativo que é mais robusto e preciso que o GPS, especialmente em ambientes urbanos. O protótipo funcional que demonstrou essa nova infraestrutura de rede móvel alcançou uma precisão de 10 centímetros. Essa nova tecnologia é importante para a implementação de uma variedade de aplicativos baseados em localização, incluindo veículos automatizados, comunicação quântica e sistemas de comunicação móvel de última geração. Os resultados foram publicados em Natureza hoje.

Grande parte de nossa infraestrutura vital depende de sistemas globais de navegação por satélite, como o US GPS e o EU Galileo. No entanto, esses sistemas baseados em satélite têm suas limitações e vulnerabilidades. Seus sinais de rádio são fracos quando recebidos na Terra, e o posicionamento preciso não é mais possível se os sinais de rádio forem refletidos ou bloqueados por edifícios. “Isso pode tornar o GPS pouco confiável em ambientes urbanos, por exemplo”, explica Christiaan Tiberius, da Delft University of Technology e coordenador do projeto, “o que é um problema se quisermos usar veículos automatizados. Cidadãos e nossas autoridades realmente dependem do GPS para muitos aplicativos e dispositivos de navegação baseados em localização, e até agora não tínhamos um sistema de backup.

O objetivo do projeto chamado SuperGPS era desenvolver um sistema de posicionamento alternativo que usasse a rede de telecomunicações móveis em vez de satélites e que pudesse ser mais robusto e preciso que o GPS. “Percebemos que com algumas inovações de ponta, a rede de telecomunicações poderia ser transformada em um sistema de posicionamento alternativo altamente preciso e independente de GPS”, diz Jeroen Koelemeij da Vrije Universiteit Amsterdam. “Tivemos sucesso e desenvolvemos com sucesso um sistema que pode fornecer conectividade como redes móveis e Wi-Fi existentes, bem como posicionamento preciso e distribuição de tempo como GPS”.

um relógio atômico

Uma dessas inovações é conectar a rede móvel a um relógio atômico muito preciso, de forma que ele transmita mensagens de posicionamento perfeitamente sincronizadas, assim como os satélites GPS fazem com os relógios atômicos que eles embarcam. Estas ligações são feitas através da rede de fibra ótica existente. “Já havíamos estudado técnicas para distribuir a hora nacional produzida por nossos relógios atômicos para usuários em outros lugares por meio da rede de telecomunicações”, explica Erik Dierikx da VSL. “Usando essas técnicas, podemos transformar a rede em um relógio atômico distribuído em todo o país – com muitas novas aplicações, como posicionamento muito preciso por meio de redes móveis. Com o sistema híbrido óptico-sem fio que acabamos de demonstrar, qualquer pessoa pode, em princípio, ter acesso sem fio à hora nacional produzida na VSL. Essencialmente, ele forma um relógio de rádio extremamente preciso, com precisão de um bilionésimo de segundo.

Além disso, o sistema usa sinais de rádio com uma largura de banda muito maior do que a comumente usada. “Os edifícios refletem sinais de rádio, que podem interferir nos dispositivos de navegação. A ampla largura de banda do nosso sistema ajuda a resolver essas reflexões confusas de sinal e permite maior precisão de posicionamento”, diz Gerard Janssen, da Delft University of Technology. “Ao mesmo tempo, a largura de banda no espectro de rádio é escassa e, portanto, cara. Contornamos isso usando vários sinais de rádio de baixa largura de banda associados espalhados por uma grande largura de banda virtual. Isso tem a vantagem de que apenas uma pequena fração da largura de banda virtual é realmente usada e os sinais podem ser muito semelhantes aos dos telefones celulares.

Mais Informações

A publicação da Nature é Disponível.

Os autores são: Jeroen CJ Koelemeij, Han Dun, Cherif EV Diouf, Erik F. Dierikx, Gerard JM Janssen e Christian CJM Tiberius

As descobertas relatadas na Nature foram possibilitadas por doações da área de Ciência e Engenharia Aplicada do Conselho de Pesquisa da Holanda (NWO).

Mais informações estão disponíveis no site do projeto SuperGPS.

UMA história da ciência foi escrito anteriormente sobre testes de campo que levam ao protótipo funcional.

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