比GPS更精确：精度10厘米的新导航系统

荷兰的研究人员开发了一种替代定位系统，该系统比GPS更坚固，更准确，特别是在城市环境中。

荷兰代尔夫特理工大学和阿姆斯特丹自由大学和VSL的研究人员开发了一种比GPS更强大、更准确的替代定位系统，特别是在城市环境中。演示这种新的移动网络基础设施的工作原型达到了10厘米的精度，比现有的卫星导航精确提高近100倍。这项新技术对于实施广泛的基于位置的高级应用非常重要，包括自动驾驶汽车、量子通信和下一代移动通信系统。研究结果将于（11月16日）发表在《自然》杂志上。

混合光无线网络图示，用于在城市环境中进行分米级定位

如今，我们的许多重要基础设施都依赖于全球导航卫星系统，如GPS（美国）和伽利略（欧盟）。然而，这些依赖卫星的导航系统存在重大的局限性和脆弱性。在地球上接收时，它们的无线电信号很弱，当无线电信号被建筑物反射或阻挡时，无法准确定位。

“例如，这可能会使GPS在城市环境中变得不可靠，”代尔夫特理工大学的Christiaan Tiberius和该项目的协调员说，“如果我们想使用自动驾驶汽车，这是一个问题。此外，公民和我们的当局实际上依赖GPS进行许多基于位置的应用程序和导航设备。此外，到目前为止，我们还没有备份系统。

启动了一个名为SuperGPS的项目，目的是开发一种替代定位系统，该系统利用移动电信网络而不是卫星，可以比GPS更准确和可靠。“我们意识到，通过一些尖端的创新，电信网络可以转变为一个非常精确的替代定位系统，独立于GPS，”阿姆斯特丹自由大学的Jeroen Koelemeij说。“我们已经成功并成功开发了一个系统，该系统可以提供像现有移动和Wi-Fi网络一样的连接，以及像GPS一样的精确定位和时间分配。

研究精度为10厘米的导航系统

其中一项创新是将移动网络连接到一个非常精确的原子钟，这样它就可以广播完美定时的消息进行定位，就像GPS卫星在它们携带的原子钟的帮助下所做的那样。这些连接是通过现有的光纤网络进行的。

“我们已经在研究通过电信网络将我们的原子钟产生的国家时间分配给其他地方的用户的技术，”VSL的Erik Dierikx说。“通过这些技术，我们可以将网络变成一个全国性的分布式原子钟 - 具有许多新的应用，例如通过移动网络进行非常精确的定位。通过我们现在演示的混合光无线系统，原则上任何人都可以无线访问VSL产生的国家时间。它基本上形成了一个非常精确的无线电时钟，好到十亿分之一秒。

此外，该系统采用的无线电信号的带宽远大于常用的带宽。“建筑物反射无线电信号，这可能会混淆导航设备。我们系统的大带宽有助于理清这些令人困惑的信号反射，并实现更高的定位精度，“代尔夫特理工大学的Gerard Janssen解释说。“与此同时，无线电频谱内的带宽是稀缺的，因此价格昂贵。我们通过在大虚拟带宽上使用许多相关的小带宽无线电信号来规避这一点。这样做的好处是，实际只使用了虚拟带宽的一小部分，信号可以与手机的信号非常相似。