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2024-07-11 | 科技島

GPS導航可能失效?量子感測工具為最佳備案



GPS導航可能失效?量子感測工具為最佳備案


GPS導航可能失效?來自美國南加州大學的研究員,正致力於製造更小、更精確的原子加速感測儀器,以便在GPS故障或是沒有訊號時用於導航。


編譯/高晟鈞




來自美國南加州大學的研究員,正致力於製造更小、更精確的原子加速感測儀器,以便在GPS故障或是沒有訊號時用於導航





GPS導航可能失效?量子感測工具為最佳備案
GPS(Global Positioning System),全球衛星定位系統,利用裝置接受衛星訊號,來計算你位於地表上的位置。(圖/123RF)



GPS導航




疫情過後,相信許多讀者都去往了世界各地旅遊,而說到旅遊必備的手機應用程式,想必除了翻譯軟件外,便是GPS導航了。我們現在最常使用的手機導航便是Google map了;然而,儘管強大如Google map,在沒有網路、手機訊號的地方,也必須面臨巧婦難為無米之炊的難題。




更多新聞: 比GPS更強 OSCP感測器打造高精度導航




GPS(Global Positioning System),全球衛星定位系統,利用裝置接受衛星訊號,來計算你位於地表上的位置。事實上一般來說,無論是車用導航、專業登山GPS或是手機定位GPS都是免費,且完全不需要手機訊號或是網路的。一般會誤以為GPS需要網路,是因為Google地圖為線上地圖,需要透過網路下載圖資才可以使用。




不過,即使衛星無線電訊號不需要網路,也有訊號無法穿透或是覆蓋的地方,例如地下隧道。此外,GPS其實很容易受到干擾,尤其在各國間的現代衝突越來越電子化的背景下。因此,我們必須為GPS失效做好準備,而量子感測在許多方面都有著幫助甚至取代GPS的巨大潛力。




量子感測




利用慣性原理的傳統導航儀器是穩定,且不易受到干擾的,因為它們是透過累積加速度和旋轉來測量位置的變化。一般來說,科學家使用加速度計來測量特定方向移動的距離和速度,而陀螺儀則被用來測量方向的變化與轉動距離。




基於慣性系統的基礎,研究團隊希望使用「原子」來進一步降低誤差,提高測量的精確度。這是因為原子在不同地方的行為方式完全相同。現在,利用原子建造不同感測計所面臨最大的難題,是如何將尺寸小型化,滿足公眾使用,同時保持高精度、低能耗的特性。




許多飛機、船隻都會搭載慣性系統導航儀器,使其在空域與水域中不至於迷失方向。然而,現有的機械感測器容易因摩擦導致磨損,導致每年的設備更換都需要耗費大量資金。此外,這些儀器的製造成本高昂,技術含量高。




因此,許多國家正在積極尋求對慣性系統進行升級,對此,研究團隊所開發的量子方法,可以在沒有移動零件的情況下,滿足加速度測量的需求。研究團隊正積極為美國國防部優化這些系統,持續在在方便性和準確性間取得良好平衡,進而縮小規模並提高成本效益。




資料來源: Phys.org



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