اتومبیل های خودران و علم ژئودزی

• توسط : معصومه حیدری
• در : ۱۴۰۰-۰۳-۰۴
• در : دانستنیها

مقدمه

تهیه نقشه های دقیق از زمین چگونه امکان پذیر است؟ ارائه دقیق نقشه ها بستگی به علم ژئودزی دارد که یکی از عوامل، در مسیر تولید اتومبیل های خودران می باشد. در ادامه بیش تر در رابطه با اتومبیل های خودران و علم ژئودزی صحبت می کنیم.

اتومبیل های خودران و علم ژئودزی

علوم بنیادی، ما را در مسیر درست قرار خواهد داد.

اتومبیل های خودران و علم ژئودزی – تهیه نقشه های دقیق از زمین

در حالی که تحت پوشش سیستم ناوبری ماهواره ای قرار داشتیم، با اتومبیل اجاره ای از رم تا تاسکانی رانندگی می کردم. در این حین، اولین مشکل زمانی به وجود آمد که ما هنوز در آزادراه بودیم، در حالی که سیستم به ما می گفت که در رمپ خروجی هستیم. ما این اشتباه را نادیده گرفتیم و مسیر را ادامه دادیم. پس از گذشت چند صد متر، به طور غیر منتظره ای دوباره به ما نشان داده شد که در آزادراه هستیم.

اما اگر به جای یک خودروی معمولی از یک اتومبیل خودران استفاده می کردیم چه می شد؟ مسئله این است که سیستم ناوبری ماهواره ای غیرنظامی، همان طور که در اکثر اتومبیل ها پیاده سازی شده، نیاز به تجدید نظر دارد. زیرا زیاد دقیق نیست.

خوشبختانه پیشرفته ترین تکنولوژی ها در راه است. با کمال تعجب، ارائه دقیق تر نقشه برداری بستگی به علم باستان شناسی ژئودزی (شاخه ای از ریاضیات که هدفش اندازه گیری و تعیین شکل زمین یا بخشی از سطح آن است) دارد که در یونان باستان از تلاش برای تصمیم گیری بین دیدگاه هومر، مبنی بر این که جهان مسطح است و دیدگاه فیثاغورس مبنی بر کروی بودن آن، متولد شد.

امروزه می دانیم که فیثاغورس حق داشت، اما سیاره ای که ما روی آن زندگی می کنیم از یک کره کامل بودن فاصله دارد. و چالش دیگری که برای ناوبری دقیق ماهواره ای قرن بیست و یکم نیاز است تا مورد بررسی قرار گیرد این است که قاره ها یک جا نمی مانند و حرکت دارند.

پروفسور کورت لامبک (برنده ۲۰۱۸ در زمینه ژئودزی) زمانی که به عنوان یک دانشمند جوان ژئودزیک آغاز به کار نمود، هرگز در رویاهای خود هم نمی دید که رشته علمی انتخابی وی یک عامل مهم برای اتومبیل های خودران باشد.

اتومبیل های خودران و علم ژئودزی – تهیه نقشه های دقیق از زمین

همان طور که می دانیم، رانندگی چالشی پیچیده است و وسایل نقلیه خودران نیاز دارند تا موارد مختلفی برای آن ها در نظر گرفته شوند. در این خودروها از ویدئو جهت کمک در شناسایی مسیرها استفاده می شود و از رادار و لیدار (شبیه به رادار اما از نور به جای مایکروویو استفاده می کند) جهت اندازه گیری فاصله تا اتومبیل ها و سایر اشیا استفاده خواهد شد.

وسایل نقلیه خودران می توانند با تمام اتومبیل های مجاور خود جهت تعیین موقعیت، سرعت، مقاصد و همچنین با رایانه های شهری که علائم راهنمایی و رانندگی، محدودیت های سرعت موقت و تعمیرات جاده را کنترل می کنند، صحبت کنند.

اما در شرایط برفی و جاده های مرطوب و شبی که حتی ماه هم دیده نمی شود، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ در این صورت ماشین کاملاً به سیستم ناوبری ماهواره ای خود متکی خواهد بود. لذا با تکیه بر سیستم های تعبیه شده امروزی در وسایل نقلیه، احتمالاً بسیاری از این وسایل در این شرایط نامساعد آب و هوایی دچار مشکل خواهند شد.

اتومبیل های خودران آینده از ایستگاه های مستقر در زمین، جهت تقویت داده های موقعیت ماهواره استفاده می کنند. گیرنده های اتومبیل با ترکیب سیگنال های سیستم های ماهواره ای آمریکایی و اروپایی و شاید سیستم های ماهواره ای روسی و در حال ظهور چینی، دقت خود را بهبود می بخشند.

اتومبیل های خودران و علم ژئودزی – تهیه نقشه های دقیق از زمین

فیزیک نامرئی پشت همه این ها، نظریه نسبیت انیشتین و ساعت های اتمی است که ماهواره ها را قادر می سازد تا آن ها بدانند که نسبت به یکدیگر و جرم زمین کجا هستند. اما فیزیک انیشتین و تکنولوژی های غیرمعمول کافی نیست. اگر می خواهید بفهمید که یک شی در روی کره زمین دقیقاً کجاست، به یک نقشه کامل نیاز دارید.

طراحی اصلی سیستم ناوبری ماهواره ای GPS بر اساس توصیه دانشمندان ژئودزیک که با نیروی دریایی ایالات متحده کار می کنند، انجام شد و برای دانستن این که یک نقطه شبکه روی زمین نسبت به ماهواره در مدار دقیقا کجا قرار دارد، مدلسازی ریاضی شکل زمین توسط دانشمندان ژئودزیک، ضروری بوده است.

دانشمندان ژئودزیک با مشاهده تغییراتی ناچیز در مدار ماهواره توانسته اند، نقاط مسطح و برآمدگی های زمین را اندازه گیری کنند.

علاوه بر جابجایی ها و برآمدگی های سیاره زمین، قاره ها نیز در حال حرکت هستند. به عنوان مثال، استرالیا، هر سال با هفت سانتی متر جابجایی به سمت شمال در حرکت است. این بدان معناست که در دقت سیستم های ناوبری ماهواره ای آینده مشکل پیش خواهد آمد، مگر این که نقشه های زمینی به طور مرتب به روز شوند.

دانشمندان ژئودزیک برای ایجاد این امکان از تعداد زیادی ابزار و مهارت استفاده می کنند، مانند تداخل سنجی پایه بسیار طولانی برای اندازه گیری حرکت نسبی ایستگاه های زمینی در اطراف سیاره با دقتی بهتر از ۱ میلی متر در سال.

کلام پایانی

پیشرفته نبودن حسگرهای به کار گرفته شده در اتومبیل های خودران موجب می شود تا در شرایط بد آب و هوایی مثل باران و برف و همچنین شرایطی که موجب کاهش دید در جاده‌ ها می شود، این سیستم به طور کامل عمل نکند. لذا دانشمندان زمین شناسی امروز در پی تهیه نقشه های دقیق از زمین هستند که زیربنای اتومبیل های بدون راننده ی فردا می باشد.