كيف حقق باحثو النرويج دقة 10 سم لـ GPS في “الوديان الحضرية” بدمج بيانات جوجل ثلاثية الأبعاد؟
على الرغم من أن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أصبح ركيزة أساسية في حياتنا اليومية، إلا أن دقته تتضاءل بشكل ملحوظ في المدن المزدحمة. السبب الرئيسي لذلك هو ما يُعرف بـ “الوديان الحضرية”، وهي المساحات التي تتوسط الأبنية الشاهقة التي تعيق وصول إشارات الأقمار الاصطناعية بشكل مباشر. يؤدي هذا إلى ارتداد الإشارات وتشويشها، مما يتسبب في ظهور موقعك على الخريطة بشكل غير دقيق أو حركته بشكل غير منطقي.
هذه المشكلة لا تقتصر على إزعاج المستخدم العادي؛ بل تمثل تحدياً خطيراً للتقنيات المتقدمة، وعلى رأسها السيارات ذاتية القيادة التي تعتمد على دقة متناهية لا تقل عن بضعة سنتيمترات لتتحرك بأمان.
SmartNav الابتكار النرويجي منخفض التكلفة
لمواجهة هذه الإشكالية، ابتكر فريق من الباحثين في جامعة العلوم والتكنولوجيا النرويجية (NTNU)، بقيادة العالم أردشير محمدي، نظاماً جديداً منخفض التكلفة يُدعى SmartNav. يهدف هذا النظام إلى توفير دقة عالية جداً في تحديد المواقع حتى في أكثر البيئات الحضرية تعقيداً، بعيداً عن أجهزة التصحيح التقليدية الباهظة الثمن.
يعتمد نظام SmartNav على ثلاث ركائز رئيسية تعمل بتكامل غير مسبوق لتصحيح إشارات الملاحة الواردة:
1. تقنية PPP-RTK لتحسين المصدر
تعتبر الركيزة الأولى هي تحسين جودة الإشارات الواردة من الأقمار الاصطناعية نفسها. ويتحقق ذلك عبر استخدام تقنية PPP-RTK، التي توفر تصحيحات دقيقة للإشارات دون الحاجة إلى محطات أرضية مكلفة، مما يضمن تلقي بيانات أولية ذات جودة عالية.
2. تحليل “طور الحامل” للإشارة (Carrier Phase)
تكمن الركيزة الثانية في تغيير طريقة قراءة الإشارة. فبدلاً من الاعتماد على قراءة الشفرة التي تحتوي على بيانات الموقع والتوقيت (والتي غالباً ما تتشوه عند الارتداد)، يعتمد SmartNav على تحليل “طور الحامل” (Carrier Phase)، وهو تحليل دقيق للموجة اللاسلكية كما تصل إلى الجهاز. يتيح هذا التحليل حسابات أكثر دقة للموقع، على الرغم من أنه يتطلب وقتاً أطول قليلاً.
3. دمج البيانات ثلاثية الأبعاد من جوجل
أما الركيزة الثالثة، والأكثر ابتكاراً، فتتمثل في دمج البيانات ثلاثية الأبعاد التي وفرتها شركة جوجل، والتي تتضمن معلومات دقيقة عن شكل وارتفاع المباني في نحو 4 آلاف مدينة عالمياً.
يستخدم النظام هذه النماذج لتحديد كيفية ارتداد وانعكاس إشارات GPS بين المباني الشاهقة، وبالتالي يساعد في تصحيح المسار الظاهر على الخريطة، وهو ما يجنب المستخدم أخطاء شائعة مثل ظهوره وكأنه يسير على الجهة الخطأ من الطريق.
نتائج مذهلة تنقل الملاحة إلى مستوى جديد
أظهر اختبار النظام الجديد في شوارع مدينة تروندهايم النرويجية نتائج غير مسبوقة: حقق SmartNav دقة بلغت أقل من 10 سنتيمترات في 90% من الوقت.
يعد هذا الرقم نقلة نوعية في الملاحة الحضرية. والأهم من ذلك، أن النظام لا يحتاج إلى تجهيزات معقدة أو اشتراكات مكلفة، مما يجعله مثالياً لإدماجه في الهواتف الذكية والأجهزة اليومية، وليس فقط حصراً على التطبيقات الصناعية أو المركبات ذاتية القيادة. هذا التقدم قد يحدث ثورة حقيقية، حيث يُتاح لعامة الناس الوصول إلى دقة تحديد المواقع التي كانت سابقاً حكراً على التقنيات الاحترافية باهظة الثمن.
نقلاً عن : الجمهور الاخباري
تعليقات