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El posicionamiento hiperpreciso se está implementando en todo el mundo
Las actualizaciones de los satélites en órbita y los sistemas de abajo traerán una precisión de nivel centimétrico a las masas.
Diseño Selman
24 de febrero de 2021
Por qué importa:El GPS ya ha transformado muchas industrias y ha permitido otras completamente nuevas, como los viajes compartidos. Una forma más precisa generará aún más aplicaciones.
Jugadores claves. Jugadores principales:• Administración Nacional del Espacio de China
• Fuerza Aérea de EE. UU.
• ColdQuanta
Disponibilidad:Ahora
Un deslizamiento de tierra masivo, el peor en décadas, golpeó la casa de Du Fangming en la provincia de Hunan, en el sur de China, el 6 de julio. Mi casa se derrumbó. Mis cabras fueron arrastradas por el lodo, dijo a los medios de comunicación chinos poco después de la catástrofe. Sin embargo, afortunadamente, estaba a salvo: uno de los 33 aldeanos que habían sido evacuados gracias a las alertas tempranas habilitadas por tecnologías de posicionamiento avanzadas que pueden proporcionar lecturas más precisas que nunca.
Impulsado por el sistema global de navegación por satélite recientemente completado de China, BeiDou (la Osa Mayor) y sus estaciones terrestres, los sensores de posición pueden detectar cambios sutiles en la superficie terrestre en regiones propensas a deslizamientos de tierra en toda China. El movimiento de unos pocos metros se puede detectar en tiempo real, mientras que la precisión del procesamiento posterior puede alcanzar el nivel milimétrico.
Esta historia fue parte de nuestra edición de marzo de 2021
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Eso significa que se puede detectar un cambio en la tierra del tamaño de la punta de un lápiz afilado desde más de 21,000 kilómetros de altura. Doce días antes del deslizamiento de tierra, la aldea de Du recibió una alerta naranja citando anomalías en los datos, que apuntaban a un deslizamiento acelerado de la superficie después de días de fuertes lluvias.
Doce días antes del deslizamiento de tierra, la aldea de Du recibió una alerta naranja citando anomalías en los datos, que apuntaban a un deslizamiento acelerado de la superficie después de días de fuertes lluvias.
El pueblo de Du se encuentra entre los más de 100 sitios en Hunan que están equipados con este tipo de sistemas de alerta temprana y monitoreo de desastres. Este servicio no hubiera sido posible si la precisión del posicionamiento basado en satélites hubiera estado todavía en el nivel de metros o decímetros, dice Yuan Hong de la Instituto de Investigación de Información Aeroespacial en la Academia de Ciencias de China en Beijing, donde trabajó durante décadas en BeiDou.
Más que nunca, confiamos en tecnologías que pueden determinar nuestra ubicación o señalar la posición de un objeto. La agricultura de precisión, la entrega con drones, la logística, los viajes compartidos y los viajes aéreos dependen de una detección de posición altamente precisa desde el espacio. Ahora, una serie de implementaciones y actualizaciones están aumentando la precisión de los sistemas de posicionamiento global por satélite más potentes del mundo de varios metros a unos pocos centímetros.
Eso podría significar que su teléfono no solo sabe por qué calle está caminando o andando en bicicleta, sino también en qué lado de la calle se encuentra. Algún día, ese tipo de resolución podría hacer posible que los automóviles autónomos o los robots de reparto circulen con seguridad por las calles y aceras.
GPS sigue mejorando
A medida que mejora la tecnología, también lo hace la precisión del GPS, representada aquí por un promedio estadístico del error de la señal en el espacio medido en una sola frecuencia a través de la constelación de GPS.
NASASatélites nuevos y mejorados
El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) , uno de los primeros sistemas satelitales del mundo, ha cambiado la forma en que se mueven miles de millones de personas. Desde 1993, al menos 24 satélites GPS han estado orbitando la Tierra y transmitiendo constantemente sus posiciones. Cualquier receptor de GPS puede encontrar su paradero actual en segundos triangulando las señales de al menos tres satélites en la constelación.
Una vez que las señales son procesadas por un receptor, el GPS generalmente tiene una precisión de cinco a 10 metros. Ahora el sistema se encuentra en medio de una actualización de un año a GPS III, que debería mejorar su precisión de uno a tres metros (ver gráfico). Para noviembre de 2020, se habían lanzado cuatro de los 10 satélites GPS III, y se espera que el resto se ponga en órbita para 2023. Aunque los consumidores no lo notarán de inmediato, la precisión de sus sistemas de navegación y aplicaciones de seguimiento de teléfonos inteligentes debería mejorar como resultado. resultado.
Y en junio de 2020, China terminó de desplegar su constelación de satélites BeiDou como alternativa al GPS. Ampliado durante dos décadas de una red regional a una global, BeiDou ahora tiene 44 satélites que operan en tres órbitas distintas. Proporciona servicios de posicionamiento a cualquier persona en el mundo con una precisión promedio de 1,5 a dos metros. Sin embargo, dado que el servicio tiene un enfoque histórico en China y Asia, los usuarios regionales de BeiDou a menudo pueden obtener una mejor información de ubicación, con una precisión cercana a un metro.
Aumento de la precisión sobre el terreno
Incluso con estos avances, las señales de posicionamiento encuentran interferencias y otras condiciones que pueden hacer que salgan mal. Corregir estos errores requiere otra capa de tecnología.
Tanto BeiDou como GPS dependen en gran medida de aumento basado en tierra para aumentar la precisión de posicionamiento al nivel de centímetros. Un enfoque popular es el posicionamiento cinemático en tiempo real (RTK), que utiliza un receptor base y un receptor móvil, colocados a kilómetros de distancia, para recibir señales de satélite y calcular los errores causados por la ionosfera de la Tierra. Esta técnica puede lograr precisiones de menos de tres centímetros.
Una tecnología similar pero más nueva es el posicionamiento preciso de puntos (PPP). Requiere solo un receptor y funciona desde cualquier lugar de la superficie de la Tierra, brindando a los usuarios una precisión de decímetro a centímetro.
En China, el aumento de RTK está relativamente maduro y se han construido miles de estaciones base en todo el país, dice Yuan: Ahora estamos desarrollando una tecnología llamada PPP-RTK para combinar sus puntos fuertes y esperamos que la pongan en uso algunas años a partir de ahora.
Más allá del posicionamiento satelital
A medida que mejore la precisión del posicionamiento satelital, sin duda encontraremos más formas de usarlo. Eventualmente, sin embargo, los sistemas satelitales tradicionales alcanzarán un límite de precisión, probablemente alrededor del nivel milimétrico. Así que los investigadores están explorando nuevas tecnologías de posicionamiento que podrían llevarnos más allá de ese límite o al menos reducir nuestra dependencia de los satélites .
Un enfoque utiliza las propiedades cuánticas de la materia para localizar y navegar sin referencias externas. Cuando los átomos se enfrían justo por encima del cero absoluto, alcanzan un estado cuántico que es particularmente sensible a las fuerzas externas. Por lo tanto, si conocemos la posición inicial de un objeto y podemos medir los cambios en los átomos (con la ayuda de un rayo láser), podemos calcular los movimientos del objeto y encontrar su ubicación en tiempo real.
El posicionamiento cuántico sería particularmente útil en situaciones en las que los sistemas satelitales como GPS o BeiDou no están disponibles, como en el espacio profundo o bajo el agua, o como tecnología de navegación de respaldo para automóviles autónomos. A versión muy temprana de un sistema de posicionamiento cuántico, desarrollado por ColdQuanta en Boulder, Colorado, ahora está operando en la Estación Espacial Internacional.
Nuestros antepasados miraban las estrellas y las brújulas para saber dónde estaban; hoy, usamos relojes atómicos en satélites en órbita para hacer lo mismo. Las nuevas tecnologías de posicionamiento ya han cambiado la forma en que cultivamos, transportamos mercancías y navegamos por nuestro mundo, y las últimas mejoras traerán ese mundo a un enfoque aún más nítido. A medida que la tecnología de posicionamiento avanza al milímetro y más allá, los límites de su uso estarán más definidos por nuestra creatividad y los límites legales o éticos que establezcamos que por el rendimiento de la tecnología en sí.
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