Nguyên mẫu giới thiệu hoạt động định vị trên cơ sở hạ tầng mạng di động mới đạt được độ chính xác 10 cm. Công nghệ định vị độ chính xác cao có ý nghĩa rất quan trọng, cho phép triển khai hàng loạt ứng dụng trên cơ sở định vị tiên tiến như các phương tiện tự hành, truyền thông lượng tử và hệ thống truyền thông di động thế hệ tiếp theo. Kết quả phát minh được công bố ngày 16/1 trên tạp chí Nature.

Hệ thống định vị vị trí mới có độ chính xác đến 10 centimet

Ngày nay, phần lớn cơ sở hạ tầng quan trọng phụ thuộc vào các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu như GPS (Mỹ) và Galileo (Liên minh Châu Âu). Nhưng những hệ thống định vị vệ tinh này có những hạn chế và lỗ hổng đáng kể. Khi thu được trên Trái đất, tín hiệu vô tuyến thường yếu và không thể định vị chính xác khi tín hiệu vô tuyến bị phản xạ hoặc bị chặn bởi những tòa nhà chọc trời.

Christiaan Tiberius, PGS tại Khoa Khoa học Địa chất và Viễn thám thuộc Đại học Công nghệ Delft, điều phối viên dự án cho biết: “những sai sót có thể làm cho GPS không đáng tin cậy trong môi trường đô thị,” đó là một vấn đề nếu trong tương lai triển khai các phương tiện tự động. Hiện nay, chính quyền và công dân thế giới thực sự phụ thuộc vào GPS cho hàng loạt ứng dụng và thiết bị xác định vị trí. Ngoài định vị vệ tinh GPS, thế giới không có hệ thống dự phòng.”

Một dự án mang tên SuperGPS được khởi động với mục tiêu phát triển một hệ thống định vị thay thế, sử dụng mạng viễn thông di động thay cho vệ tinh, có thể cho độ chính xác và độ tin cậy cao hơn GPS. PGS Jeroen Koelemeij thuộc đại học Vrije Amsterdam cho biết: “Chúng tôi phát hiện được, với một vài đổi mới tiên tiến, mạng viễn thông có thể chuyển đổi thành một hệ thống định vị thay thế rất chính xác, độc lập với GPS. Chúng tôi đã thành công và phát triển thành công một hệ thống có thể cung cấp kết nối tương tự như mạng di động và Wi-Fi hiện có, đồng thời định vị và phân phối thời gian chính xác như GPS.”

Nghiên cứu hệ thống định vị với độ chính xác 10 cm. Ảnh: TU Delft/Frank Auperlé

Đồng hồ nguyên tử

Một trong những sáng tạo tiên tiến là kết nối mạng di động với đồng hồ nguyên tử độ chính xác rất cao, để có thể phát các thông báo xác định thời gian hoàn hảo để định vị, tương tự như các vệ tinh GPS thực hiện với sự trợ giúp của đồng hồ nguyên tử trên vệ. Những kết nối này được thực hiện thông qua mạng cáp quang hiện có.

Erik Dierikx của Viện Đo lường Hà Lan VSL (VSL Dutch Metrology Institute) cho biết: “Chúng tôi đã nghiên cứu các kỹ thuật phân phối giờ quốc gia do đồng hồ nguyên tử mà chúng tôi tạo ra cho người dùng ở những địa bàn khác thông qua mạng viễn thông.

“Với những kỹ thuật này, chúng tôi có thể chuyển hóa hệ thống mạng thành đồng hồ nguyên tử phân bổ trên toàn quốc với những ứng dụng mới như định vị rất chính xác thông qua mạng di động. Với hệ thống truyền thông cáp quang-không dây lai mà chúng tôi đã giới thiệu, về nguyên tắc, bất kỳ ai cũng có thể truy cập không dây vào giờ quốc gia, được cung cấp tại VSL. Về cơ bản, kỹ thuật hình thành một chiếc đồng hồ vô tuyến cực kỳ chính xác, chính xác đến một phần tỷ giây.”

Gerard Janssen thuộc Đại học Công nghệ Delft giải thích: “Hơn nữa, hệ thống sử dụng tín hiệu vô tuyến với băng thông rộng hơn nhiều so với băng thông thường được sử dụng. Các tòa nhà phản xạ tín hiệu vô tuyến, có thể gây nhầm lẫn cho những thiết bị định vị. Băng thông lớn của hệ thống giúp loại bỏ các phản xạ tín hiệu khó hiểu này và cho phép định vị chính xác hơn.

“Đồng thời, băng thông trong phổ vô tuyến thường bị giới hạn và đắt tiền. Nhóm nghiên cứ bỏ qua hạn chế này bằng giải pháp sử dụng một số tín hiệu vô tuyến với các băng thông truyền thông nhỏ liên kết với nhau, trải rộng trên một băng thông ảo lớn. Kỹ thuật này có lợi thế là chỉ một phần nhỏ băng thông ảo được thực sự sử dụng và tín hiệu tương đồng với tín hiệu điện thoại di động.”