我們乘坐租車從羅馬開往托斯卡納，受到衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的支配。第一次危機(jī)是它表明我們在出口匝道上，但我們知道我們還在高速公路上。所以我們忽略了它。幾百米之后，它無動于衷地告訴我們，我們又回到了高速公路上。

人類的判斷挽救了這一天 但如果這是一輛自動駕駛汽車呢?問題是大多數(shù)汽車實(shí)施的民用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有擺動空間; 它只能精確到10米左右。

幸運(yùn)的是，最先進(jìn)的技術(shù)升級正在進(jìn)行中。令人驚訝的是，提供更準(zhǔn)確的測繪也將取決于古代希臘出生的古代大地測量科學(xué)，因?yàn)樵诤神R認(rèn)為世界是平坦的觀點(diǎn)與畢達(dá)哥拉斯認(rèn)為它是球形的觀點(diǎn)之間作出決定。

今天我們知道畢達(dá)哥拉斯是正確的，但我們的星球遠(yuǎn)非一個完美的領(lǐng)域。它還有另一個怪癖，這對于二十一世紀(jì)對精密衛(wèi)星導(dǎo)航的需求來說是個不利的預(yù)測。大陸不會留下來。

大地測量學(xué)不是我經(jīng)常想到的科學(xué)，但現(xiàn)在我想起了因?yàn)槲覔?dān)任總理科學(xué)獎的選拔小組，2018年的獲勝者是大地測量學(xué)的世界領(lǐng)導(dǎo)者之一，Kurt Lambeck教授。

當(dāng)他開始作為一名年輕的測地科學(xué)家時，蘭貝克教授從未夢想過他所選擇的科學(xué)學(xué)科將成為自動駕駛汽車的關(guān)鍵推動者。

駕駛是一項(xiàng)復(fù)雜的挑戰(zhàn)，自動駕駛汽車需要一切為他們工作。他們使用視頻來幫助他們跟蹤車道，雷達(dá)和激光雷達(dá)(類似于雷達(dá)，但使用光而不是微波)來測量與其他汽車和物體的距離。

自動駕駛汽車最終會與附近的所有其他汽車交談，以確定他們的位置，速度和意圖，以及控制交通信號，臨時限速和道路維修的城市計(jì)算機(jī)。

但是在沒有月亮的夜晚，在鄉(xiāng)間小路上下雪，潮濕的環(huán)境會發(fā)生什么?由于所有的傳感器都是盲目的，因此汽車將完全依賴其衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。依靠今天的系統(tǒng)可能會看到許多自動駕駛汽車在不知不覺中駛?cè)霚锨?/p>

明天的衛(wèi)星導(dǎo)航會將那個扭動的房間縮小一百倍到10厘米，一只手的寬度。這將使汽車遠(yuǎn)離溝渠。

為了實(shí)現(xiàn)如此驚人的定位精度，自動駕駛汽車將采用地面站來增加衛(wèi)星位置數(shù)據(jù)。汽車接收器將通過結(jié)合來自美國和歐洲衛(wèi)星系統(tǒng)以及俄羅斯和新興中國衛(wèi)星系統(tǒng)的信號來提高其準(zhǔn)確性。

這一切背后隱形的物理學(xué)是愛因斯坦的狹義相對論和原子鐘理論，使衛(wèi)星能夠準(zhǔn)確地知道它們相對于彼此的位置和地球的質(zhì)量。但愛因斯坦的物理學(xué)和非凡的技術(shù)是不夠的。如果您想確切知道物體在地球上的位置，您需要一張完美的地圖。

GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的原始設(shè)計(jì)基于與美國海軍合作的測地科學(xué)家的建議。測地科學(xué)家對地球形狀的數(shù)學(xué)建模對于準(zhǔn)確了解地球上的網(wǎng)格點(diǎn)相對于軌道衛(wèi)星的位置至關(guān)重要。

它的工作正好相反。通過觀察衛(wèi)星軌道的微小變化，測地科學(xué)家已經(jīng)能夠準(zhǔn)確地測量地球的扁平和凸起，因?yàn)樗鼘Σ粩嘧饔糜谠虑騼?nèi)部的力量作出反應(yīng)。

除了我們星球上的凹痕和凸起外，各大洲都在前進(jìn)。例如，澳大利亞每年向北移動七厘米。這意味著未來衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的精確度將被浪費(fèi)，除非地面地圖可以定期更新到同等的準(zhǔn)確度。

測地科學(xué)家需要大量的工具和技能來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，例如非常長的基線干涉測量法來測量地球周圍地面站的相對運(yùn)動，其精度優(yōu)于每年1毫米。

從古希臘自然哲學(xué)的根源出發(fā)，向愛因斯坦的狹義相對論致敬，今天的測地科學(xué)家呼吁一種引以為傲的基礎(chǔ)科學(xué)傳統(tǒng)，以生成精確的地球地圖，為明天的無人駕駛汽車奠定基礎(chǔ)。