GPS 在定位人方面非常出色,误差通常只有几米。对于驾车导航来说,这已经足够了,但如果你是一名无人机操作员,你可能会希望在空中进行更精确的导航,因为几英尺的误差就可能意味着在建筑物之间飞行和撞毁它们之间的区别。由 Swift Navigation 公司开发的 Piksi(发音为“pixie”)GPS 接收器可以为无人机提供精确到英寸的 GPS 信号。该项目在 Kickstarter 上已经获得了近六倍于其初始资金目标的支持。
Fergus Noble 和 Colin Beighley 是 Swift Navigation 的创始人,他们在无人机领域拥有丰富的经验,尤其是在风力涡轮机上进行风筝放飞工作。准确了解风筝在空中盘旋时的位置至关重要,因为风筝需要自主飞行数月,并在偏离航线时能够自我纠正回预定轨道。知道它精确到英寸的位置比知道它偏离几英尺要好得多。对于一些直径只比普通 GPS 误差大一点点的小型原型机在空中盘旋,这一点尤其重要。
不幸的是,追踪这类风筝的现有技术非常昂贵。例如,行业刊物 GPS World 将 Sokkia GRX2 列为一种低成本选择,而它的价格是 14,500 美元。对于五角大楼或埃克森美孚来说,这可能算是低成本,但对大多数人来说,这有点贵。面对这种情况,Noble 和 Beighley 开始着手开发自己的版本。
Piksi 是一款实时动态(RTK)GPS 接收器,反向解释效果最好。接收器意味着它可以接收来自地球轨道卫星的信号。这些卫星会将其在轨位置的信号以及时间戳向下发送到地球。接收器使用四颗或更多卫星的信号来精确定位地球上的一个点。信号在地球上重叠的地方就是接收器所在的位置,这就是 GPS 系统。然而,传输信号的波长大小意味着重叠的点会有几英尺的误差。
RTK 的工作原理是利用传输代码长度与携带信号的波长长度之间的差异。信号本身以波的形式传播,位置信息以 985 英尺长的段落进行编码。构成该代码的波比整个代码短得多,每个波的峰到峰距离约为 7.5 英寸。
Piksi 利用这些信息来创建更精确的测量。通过与另一个 RTK 接收器进行通信作为参考,RTK GPS 系统(例如无人机上使用的系统)会比较参考点和系统本身之间波长数量的差异。由于参考点是已知位置,这种波长的交叉检查结合巧妙的算法,可以将 RTK 接收器的定位精度提高到英寸级别。
为了将这个巧妙的系统以仅 900 美元的价格提供,Piksi 使用了开源软件和一个双接收器检查系统。更便宜的商用处理器也有助于降低成本。Noble 还告诉《Popular Science》,竞争对手成本高昂的另一个原因是“市场可以承受”。对于拥有数十亿美元预算的石油公司和军事客户来说,数千美元的价格几乎微不足道。
在实际应用中,想象一下一种能够低空精确飞过每一行玉米的农药喷洒机器人,或者一架能够以信鸽般的精度将包裹从屋顶运送到屋顶的小型无人机。
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