باحثون يطورون أسلوباً جديداً لتقوية إشارات GPS في المدن المزدحمة

في عالمنا اليوم أصبح نظام تحديد المواقع العالمي GPS جزءاً لا يتجزأ من حياتنا اليومية سواء خلال التنقل بالسيارة أو أثناء المشي في شوارع غير مألوفة لكن رغم ذلك يلاحظ كثيرون أن موقعهم على الخريطة لا يكون دائماً دقيقاً خصوصاً في المدن الكبرى المزدحمة بالمباني العالية فقد تتحرك النقطة الزرقاء على الشاشة بشكل غير منطقي رغم ثبات الشخص أو سيره في خط مستقيم.

السبب في ذلك يعود إلى ما يُعرف بالوديان الحضرية وهي المناطق التي تكثر فيها الأبنية الشاهقة التي تعيق وصول إشارات الأقمار الاصطناعية بشكل مباشر إلى جهازك وتؤدي إلى ارتداد الإشارات وتشويشها ما يجعل الموقع الظاهر على الخريطة غير دقيق.هذه المشكلة لا تؤثر فقط على المستخدمين العاديين بل تشكل تحدياً خطيراً بالنسبة للسيارات ذاتية القيادة التي تعتمد على دقة متناهية لتتحرك بأمان داخل الشوارع.

من هنا جاء ابتكار مجموعة من الباحثين بجامعة العلوم والتكنولوجيا النرويجية NTNUبقيادة العالم أردشير محمدي لحل هذه الإشكالية والذي نُشرت تفاصيله في ورقة بحثية بمجلة Journal of Spatial Science وبدلاً من الاعتماد على أجهزة تصحيح باهظة الثمن قرر الفريق ابتكار نظام جديد منخفض التكلفة يدعى SmartNav قادر على تقديم دقة عالية جداً حتى في أكثر البيئات الحضرية تعقيداً.

ويعتمد النظام الجديد على 3 ركائز رئيسية تعمل معاً لتصحيح الإشارات الواردة من الأقمار الاصطناعية الأولى هي تحسين الإشارات من المصدر ذاته أي الأقمار الاصطناعية عبر الاعتماد على تقنية تُعرف باسم PPP-RTK وهي توفر تصحيحات دقيقة دون الحاجة إلى محطات أرضية باهظة التكاليف.

بينما تغيير طريقة التعامل مع الإشارة نفسها يعد الركيزة الثانية للنظام الجديد فبدلاً من قراءة الشفرة التي تحتوي على بيانات موقع القمر الاصطناعي وتوقيت إرسال الإشارة والتي غالباً ما تتشوه عند ارتدادها يعتمد النظام على تحليل الموجة اللاسلكية كما تصل إلى الجهاز من خلال ما يُعرف باسم طور الحامل أو Carrier Phase وهو ما يسمح بحسابات دقيقة للموقع لكن يتطلب وقتاً أطول بعض الشيء.

أما الركيزة الثالثة والأكثر ابتكاراً فهي الاستفادة من بيانات ثلاثية الأبعاد قدمتها جوجل والتي تتضمن معلومات عن شكل وارتفاع المباني في نحو 4 آلاف مدينة حول العالم وفي أثناء تطوير هذا النظام، أطلقت جوجل خدمة جديدة لمستخدمي أندرويد تستفيد من هذه النماذج ثلاثية الأبعاد للمباني لتحديد كيف تنعكس إشارات GPS بين الأبنية وبالتالي المساعدة في تصحيح المسارات الظاهرة على الخرائط وتفادي أخطاء شائعة مثل ظهور المستخدم وكأنه يسير على الجهة الخطأ من الطريقولتحقيق نتائج أكثر دقة، تدمج جوجل هذه البيانات مع معلومات إضافية من شبكات WIF والشبكات الخلوية، وأجهزة الاستشعار داخل الهاتف.