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Le positionnement hyper-précis se déploie dans le monde entier
Les mises à niveau des satellites en orbite et des systèmes en bas apporteront une précision centimétrique aux masses.
Conception Selman
24 février 2021
Pourquoi est-ce important:Le GPS a déjà transformé de nombreuses industries et en a permis de toutes nouvelles, comme le covoiturage. Une forme plus précise de celui-ci engendrera encore plus d'applications.
Joueurs clés:• Administration spatiale nationale chinoise
• Armée de l'air américaine
• ColdQuanta
Disponibilité:À présent
Un énorme glissement de terrain, le pire depuis des décennies, a frappé la maison de Du Fangming dans la province du Hunan, dans le sud de la Chine, le 6 juillet. Ma maison s'est effondrée. Mes chèvres ont été emportées par la boue, a-t-il déclaré aux médias chinois peu après la catastrophe. Heureusement, cependant, il était en sécurité - l'un des 33 villageois qui avaient été évacués grâce aux alertes précoces activées par des technologies de positionnement avancées qui peuvent fournir des lectures plus précises que jamais.
Propulsé par le nouveau système mondial de navigation par satellite de la Chine, Beidou (la Grande Ourse) et ses stations au sol, les capteurs de position peuvent détecter des changements subtils à la surface du sol dans les régions sujettes aux glissements de terrain à travers la Chine. Les mouvements sur quelques mètres peuvent être repérés en temps réel, tandis que la précision du post-traitement peut atteindre le niveau millimétrique.
Cette histoire faisait partie de notre numéro de mars 2021
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Cela signifie qu'un changement dans la saleté de la taille de la pointe d'un crayon pointu peut être repéré à plus de 21 000 kilomètres au-dessus. Douze jours avant le glissement de terrain, le village de Du a reçu une alerte orange citant des anomalies de données, qui indiquaient une accélération du glissement de surface après des jours de fortes pluies.
Douze jours avant le glissement de terrain, le village de Du a reçu une alerte orange citant des anomalies de données, qui indiquaient une accélération du glissement de surface après des jours de fortes pluies.
Le village de Du fait partie des plus de 100 sites du Hunan qui sont équipés de tels systèmes de surveillance des catastrophes et d'alerte précoce. Ce service n'aurait pas été possible si la précision du positionnement par satellite avait encore été au niveau du mètre ou du décimètre, explique Yuan Hong du Institut de recherche sur l'information aérospatiale à l'Académie chinoise des sciences de Pékin, où il a travaillé pendant des décennies sur BeiDou.
Plus que jamais, nous nous appuyons sur des technologies capables de déterminer notre position ou de localiser la position d'un objet. L'agriculture de précision, la livraison par drone, la logistique, le covoiturage et les voyages en avion dépendent tous d'une détection de position très précise depuis l'espace. Aujourd'hui, une série de déploiements et de mises à niveau augmentent la précision des systèmes mondiaux de positionnement par satellite les plus puissants au monde de plusieurs mètres à quelques centimètres.
Cela pourrait signifier que votre téléphone sait non seulement dans quelle rue vous marchez ou à vélo, mais de quel côté de la rue vous vous trouvez. Un jour, ce type de résolution pourrait permettre aux voitures autonomes ou aux robots de livraison de naviguer en toute sécurité dans les rues et les trottoirs.
Le GPS ne cesse de s'améliorer
Au fur et à mesure que la technologie s'améliore, la précision du GPS augmente également, représentée ici par une moyenne statistique de l'erreur de signal dans l'espace mesurée sur une seule fréquence dans la constellation GPS.
NasaSatellites nouveaux et améliorés
Le système de positionnement global (GPS) , l'un des premiers systèmes satellitaires de ce type au monde, a changé la façon dont des milliards de personnes se déplacent. Depuis 1993, au moins 24 satellites GPS sont en orbite autour de la Terre et diffusent constamment leurs positions. Tout récepteur GPS peut trouver sa position actuelle en quelques secondes en triangulant les signaux d'au moins trois satellites de la constellation.
Une fois que les signaux sont traités par un récepteur, le GPS est généralement précis à moins de 5 à 10 mètres. Maintenant, le système est au milieu d'une mise à niveau d'un an vers le GPS III, qui devrait améliorer sa précision à un à trois mètres (voir tableau). En novembre 2020, quatre des 10 satellites GPS III avaient été lancés, les autres devant être mis en orbite d'ici 2023. Bien que les consommateurs ne le remarquent pas tout de suite, la précision de leurs systèmes de navigation et des applications de suivi des smartphones devrait s'améliorer au fur et à mesure. résultat.
Et en juin 2020, la Chine a terminé le déploiement de sa constellation de satellites BeiDou comme alternative GPS. Élargi sur deux décennies d'un réseau régional à un réseau mondial, BeiDou compte désormais 44 satellites opérant sur trois orbites distinctes. Il fournit des services de positionnement à n'importe qui dans le monde avec une précision moyenne de 1,5 à deux mètres. Cependant, étant donné que le service se concentre historiquement sur la Chine et l'Asie, les utilisateurs régionaux de BeiDou peuvent souvent obtenir de meilleures informations de localisation, avec une précision de près d'un mètre.
Augmenter la précision au sol
Même avec ces progrès, les signaux de positionnement rencontrent des interférences et d'autres conditions qui peuvent les faire dérailler. La correction de ces erreurs nécessite une autre couche de technologie.
BeiDou et GPS s'appuient fortement sur augmentation au sol pour augmenter la précision de positionnement au centimètre près. Une approche populaire est le positionnement cinématique en temps réel (RTK), qui utilise un récepteur de base et un récepteur mobile, placés à des kilomètres l'un de l'autre, pour recevoir les signaux satellites et calculer les erreurs causées par l'ionosphère terrestre. Cette technique peut atteindre des précisions inférieures à trois centimètres.
Une technologie similaire mais plus récente est le positionnement ponctuel précis (PPP). Il ne nécessite qu'un seul récepteur et fonctionne de n'importe où sur la surface de la Terre, offrant aux utilisateurs une précision de l'ordre du décimètre au centimètre.
En Chine, l'augmentation RTK est relativement mature, et des milliers de stations de base ont été construites à travers le pays, déclare Yuan : Nous développons actuellement une technologie appelée PPP-RTK pour combiner leurs forces, et [nous l'espérons] en utiliserons quelques-unes. il y a des années.
Au-delà du positionnement par satellite
Au fur et à mesure que la précision du positionnement par satellite s'améliorera, nous trouverons sans aucun doute encore plus de façons de l'utiliser. Finalement, cependant, les systèmes satellitaires traditionnels atteindront une limite de précision, probablement autour du niveau millimétrique. Les chercheurs explorent donc de nouvelles technologies de positionnement qui pourraient nous emmener au-delà de cette limite ou du moins réduire notre dépendance aux satellites .
Une approche utilise les propriétés quantiques de la matière pour localiser et naviguer sans références extérieures. Lorsque les atomes sont refroidis juste au-dessus du zéro absolu, ils atteignent un état quantique particulièrement sensible aux forces extérieures. Ainsi, si nous connaissons la position initiale d'un objet et pouvons mesurer les changements dans les atomes (à l'aide d'un faisceau laser), nous pouvons calculer les mouvements de l'objet et trouver sa position en temps réel.
Le positionnement quantique serait particulièrement utile dans les situations où les systèmes satellites tels que le GPS ou BeiDou ne sont pas disponibles, comme dans l'espace lointain ou sous l'eau, ou comme technologie de navigation de secours pour les voitures autonomes. UNE version très ancienne d'un système de positionnement quantique, développé par ColdQuanta à Boulder, Colorado, opère désormais sur la Station spatiale internationale.
Nos ancêtres regardaient les étoiles et les boussoles pour savoir où ils se trouvaient ; aujourd'hui, nous utilisons des horloges atomiques sur des satellites en orbite pour faire de même. Les nouvelles technologies de positionnement ont déjà changé la façon dont nous cultivons, transportons les marchandises et naviguons dans notre monde, et les dernières améliorations mettront ce monde encore plus en évidence. Au fur et à mesure que la technologie de positionnement progresse au niveau millimétrique et au-delà, les limites de son utilisation seront davantage définies par notre créativité et les limites juridiques ou éthiques que nous fixons que par les performances de la technologie elle-même.
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