آیا جایگزین GPS در راه است؟

بررسی Broadcast Positioning System (BPS) به عنوان نسل جدید موقعیت‌یابی.

به گزارش همیار،BPS یا Broadcast Positioning System به عنوان یک جایگزین و مکمل مقاوم برای GPS معرفی شده است. این سیستم با استفاده از برج‌های تلویزیونی دیجیتال، زمان و موقعیت را با دقت بالا و به‌صورت مستقل از GPS و اینترنت فراهم می‌کند و می‌تواند امنیت و پایداری زیرساخت‌های حیاتی را تضمین کند.

تقریباً همه ما با GPS (سیستم موقعیت‌یاب جهانی) آشنا هستیم و روزانه برای مسیریابی در گوشی‌های هوشمند یا خودروهایمان از آن استفاده می‌کنیم. اما تا به حال به این فکر کرده‌اید که اگر به هر دلیلی این سیستم ماهواره‌ای از کار بیفتد، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ اهمیت این سؤال بسیار بیشتر از آن چیزی است که تصور می‌کنید.

چالش‌های GPS و نیاز به سیستم جایگزین
یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های GPS این است که سیگنال‌های آن از ماهواره‌ها ارسال می‌شوند. این سیگنال‌ها نسبتاً ضعیف هستند و به راحتی می‌توانند توسط پارازیت (jamming) یا جعل (spoofing) مختل شوند. شاید تصور کنید این مسئله فقط روی مسیریابی تأثیر می‌گذارد، اما واقعیت این است که زیرساخت‌های حیاتی بسیاری از کشورها، مانند شبکه برق، ارتباطات، تراکنش‌های مالی و مراکز داده، به GPS برای زمان‌سنجی دقیق وابسته‌اند.

دولت آمریکا GPS را به عنوان یک “نقطه شکست واحد” (Single Point of Failure) در نظر می‌گیرد و به دنبال راهکارهای مکمل برای ارائه زمان‌سنجی و موقعیت‌یابی دقیق است. تخمین زده می‌شود که در صورت قطع دسترسی به GPS، اقتصاد آمریکا روزانه میلیاردها دلار ضرر خواهد کرد.

معرفی BPS؛ جایگزین نوآورانه و مقاوم برای GPS
در این میان، سیستم Broadcast Positioning System (BPS) معرفی شده که می‌تواند جایگزین یا مکملی مطمئن برای GPS باشد. BPS بر پایه استفاده از زیرساخت‌های تلویزیونی دیجیتال (استاندارد ATSC 3.0) عمل می‌کند و به جای ماهواره، سیگنال‌ها را از برج‌های تلویزیونی زمینی ارسال می‌کند. این سیستم قادر است کاملاً مستقل از GPS، اینترنت یا شبکه‌های تلفن همراه کار کند.

نحوه عملکرد BPS چگونه است؟
عملکرد BPS مشابه GPS است اما با یک تفاوت کلیدی:

در استاندارد ATSC 3.0 بخشی به نام “Preamble” وجود دارد که در آن، BPS یک مهر زمانی دقیق (timestamp) جاسازی می‌کند تا زمان ارسال سیگنال از برج را مشخص کند.

اطلاعات مربوط به موقعیت دقیق برج (عرض و طول جغرافیایی و ارتفاع) نیز در یک کانال داده اختصاصی به نام Physical Layer Pipe (PLP) قرار می‌گیرد.

دستگاه گیرنده، سیگنال‌ها را از چندین برج دریافت می‌کند و با مقایسه زمان ارسال سیگنال‌ها و موقعیت برج‌ها، می‌تواند زمان رسیدن سیگنال (TOA) را اندازه‌گیری کند و مانند GPS با روش چندجانبه‌سازی (multilateration)، موقعیت خود را محاسبه کند. برای تعیین موقعیت، حداقل سیگنال سه برج مختلف لازم است و هرچه تعداد برج‌ها بیشتر و پراکندگی جغرافیایی بالاتر باشد، دقت سیستم افزایش می‌یابد.

مزایا و دقت BPS نسبت به GPS
استقلال از GPS: حتی در صورت اختلال یا قطع GPS، BPS می‌تواند به‌عنوان جایگزین یا مکمل قابل اعتماد مورد استفاده قرار گیرد.

پوشش قوی‌تر: سیگنال‌های تلویزیونی که از برج‌های زمینی پخش می‌شوند، معمولاً قوی‌تر از سیگنال‌های ماهواره‌ای هستند و در محیط‌های داخلی یا شهری نیز عملکرد بهتری دارند.

دقت بالا: آزمایش‌های اولیه نشان داده‌اند که دقت BPS در محدوده ±40 نانوثانیه (در زمان‌سنجی) و خطای میانگین ۳۵ متر (در موقعیت‌یابی) است که بسیار بالاتر از نیاز بسیاری از زیرساخت‌های حیاتی است.

آینده BPS و کاربردهای بالقوه
BPS می‌تواند به عنوان پشتیبان عالی GPS در هوانوردی، حمل‌ونقل هوشمند و زیرساخت‌های حیاتی عمل کند. حامیان این سیستم معتقدند که BPS حتی می‌تواند دلیل مهمی برای تسریع استفاده جهانی از استاندارد جدید ATSC 3.0 باشد.