GPS con seguimiento de un centímetro

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Investigadores de la Universidad de California, Riverside, han desarrollado una nueva forma eficiente para procesar los datos del Sistema de Posicionamiento Global (GPS), para mejorar la precisión de la ubicación de nivel metro a unos pocos centímetros.

La optimización se puede utilizar en el desarrollo de vehículos autónomos, mejorar la aviación, sistemas de navegación navales y tecnologías de precisión. También permitirá a los usuarios acceder a los datos de localización de precisión centimétrica a través de sus teléfonos móviles y las tecnologías portátiles, sin aumentar la demanda de potencia de procesamiento.

La investigación, dirigida por Jay Farrell, profesor y director de ingeniería eléctrica e informática en Bourns Facultad de Ingeniería de la UCR, fue publicada recientemente en Transacciones de IEEE en Sistemas de Control de Tecnología. El enfoque incluye la reformulación de una serie de ecuaciones que se utilizan para determinar la posición de un receptor GPS, lo que resulta en la reducción de esfuerzo computacional que se requiere para alcanzar la precisión de centímetros.

En primer lugar conceptualiza en la década de 1960, el GPS es un sistema de navegación basado en el espacio que permite a un receptor para calcular su ubicación y velocidad, midiendo el tiempo que se necesita para recibir señales de radio a partir de cuatro o más satélites de arriba. Debido a diversas fuentes de error, el GPS estándar produce mediciones de la posición exacta de aproximadamente 10 metros.

El GPS diferencial (DGPS), que mejora el sistema a través de una red de estaciones de referencia, con base en tierra fijos, ha mejorado la precisión de aproximadamente un metro. Sin embargo, un nivel de precisión del medidor no es suficiente para soportar las tecnologías emergentes, como los vehículos autónomos, agricultura de precisión, y aplicaciones relacionadas.

“Para satisfacer tanto las necesidades de automatización y seguridad de los coches sin conductor, algunas aplicaciones no sólo necesitan saber en qué carril se encuentra un coche, sino también donde se encuentra en ese carril-y necesitan saber de forma continua a tazas elevadas y a un gran ancho de banda para la duración del viaje “, dijo Farrell, cuya investigación se centra en el desarrollo de métodos de control y navegación avanzadas para vehículos autónomos.

Farrell dijo que estos requisitos se pueden lograr mediante la combinación de mediciones de GPS con datos de una unidad de medición inercial (IMU) a través de un sistema de navegación interna (INS). En el sistema combinado, el GPS proporciona datos para lograr una alta precisión, mientras que la IMU proporciona datos para lograr altas velocidades de muestreo y gran ancho de banda de forma continua.

El logro de una precisión centimétrica requiere “Resolución número entero ambigüedad de fase portadora GPS.” Hasta ahora, la combinación de GPS y los datos IMU para resolver los enteros ha sido computacionalmente costosa, lo que limita su uso en aplicaciones del mundo real. El equipo UCR ha cambiado eso, el desarrollo de un nuevo enfoque que resulta en información de posicionamiento de alta precisión con varios órdenes de magnitud menor número de cálculos.

“El logro de este nivel de precisión con cargas computacionales que son adecuados para aplicaciones en tiempo real sobre los procesadores de bajo consumo no sólo avanzar en las capacidades de los sistemas de navegación altamente especializados, como los utilizados en los coches sin conductor y la agricultura de precisión, sino que también mejorará la ubicación los servicios accesibles a través de teléfonos móviles y otros dispositivos personales, sin aumentar su costo “, dijo Farrell.

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