代爾夫特理工大學、阿姆斯特丹Vrije大學和VSL的研究人員開發了一種替代性定位系統，該系統比GPS更強大、更準確，尤其是在城市環境中。展示這種新的移動網絡基礎設施的工作原型達到了10厘米的精度。

這項新技術對於實施廣泛的先進的基於位置的應用非常重要，包括自主車輛、量子通信和下一代移動通信系統。該成果將於今天（11月16日）發表在《自然》雜誌上。

用於城市環境中穩健的十厘米級定位的混合光學-無線網絡的插圖。資料來源：代爾夫特理工大學/Stephan Timmers

如今，我們的許多重要基礎設施都依賴於全球導航衛星系統，如GPS（美國）和伽利略（歐盟）。然而，這些依賴衛星的導航系統有很大的局限性和脆弱性。在地球上接收時，它們的無線電信號很弱，當無線電信號被建築物反射或阻擋時，就不能準確定位。

“例如，這可能使GPS在城市環境中變得不可靠，”代爾夫特理工大學的Christiaan Tiberius和該項目的協調人說，”如果我們想使用自動駕駛汽車，這就是一個問題。此外，市民和我們的當局實際上在許多基於位置的應用和導航設備中都依賴GPS。此外，到目前為止，我們還沒有備用系統”。

一個名為SuperGPS的項目就此啟動，目標是開發一個替代性的定位系統，利用移動通信網絡而不是衛星，並且可以比GPS更加準確和可靠。”阿姆斯特丹Vrije大學的Jeroen Koelemeij說：”我們意識到，通過一些尖端的創新，電信網絡可以轉變為一個獨立於GPS的非常精確的替代定位系統。我們已經成功了，並成功開發了一個系統，可以像現有的移動和Wi-Fi網絡一樣提供連接，以及像GPS一樣提供準確的定位和時間分配。”

研究具有10厘米精度的導航系統。資料來源：代爾夫特理工大學/Frank Auperlé

一個原子鐘

其中一項創新是將移動網絡連接到一個非常精確的原子鐘上，這樣它就可以為定位而廣播完全定時的信息，就像GPS衛星在它們攜帶的原子鐘的幫助下所做的那樣。這些連接是通過現有的光纖網絡進行的。

“我們已經在研究將我們的原子鐘產生的國家時間通過電信網絡分配給其他地方的用戶的技術，”VSL的Erik Dierikx說。”通過這些技術，我們可以把網絡變成一個全國性的分佈式原子鐘–有許多新的應用，如通過移動網絡進行非常精確的定位。通過我們現在展示的混合光學-無線系統，原則上任何人都可以無線訪問在VSL生產的國家時間。它基本上形成了一個極其精確的無線電時鐘，可以達到十億分之一秒的效果。”

此外，該系統採用的無線電信號的帶寬比通常使用的大得多。”建築物會反射無線電信號，這可能會混淆導航設備。我們系統的大帶寬有助於理清這些混亂的信號反射，並實現更高的定位精度，”代爾夫特理工大學的Gerard Janssen解釋說。”同時，無線電頻譜內的帶寬是稀缺的，因此很昂貴。我們通過使用一些相關的小帶寬無線電信號分佈在一個大的虛擬帶寬上來規避這個問題。這樣做的好處是，只有一小部分的虛擬帶寬被實際使用，而且信號可以與移動電話的信號非常相似。”