Американское агентство DARPA ищет замену GPS
Когда вы наблюдаете, как ваш геолокационный маркер на Google Maps движется туда-сюда вокруг одного и того же места, причиной, как правило, является недостаточно четкий GPS-сигнал. Американское агентство оборонных исследований DARPA пришло к выводу о том, что полагаться на такую неточность в будущем не стоит. Агентство уже приступило к созданию «радикально новой технологии», которая поможет обеспечить отслеживание геопозиционных данных в режиме реального времени и будет функционировать вне зависимости от прерывающегося сигнала или наличия «слепых» зон. Специалисты агентства полагают, что это сможет дать огромное преимущество всем, но в первую очередь конечно, военным.
По их словам, новая технология будет гораздо более гибкой, нежели GPS. Но, как и GPS, которая первоначально была зарезервирована исключительно под нужды военных, данная система, скорее всего, сможет со временем найти дорогу и на рынок гражданских устройств. Как заявляют работники агентства DARPA в опубликованной статье: «Потребность эффективно действовать в тех зонах, в которых GPS ненадежна, недоступна или заглушается противником, породила появление спроса на альтернативную систему точной навигации и позиционирования». Сообщается, что новая система будет работать на самокалибрующихся гироскопах, акселерометрах и часах, которые позволяют точно отслеживать месторасположение объекта без каких-либо беспроводных сигналов или внешних источников. Говоря по-другому, если новый смарт-гаджет обладает информацией, из какой точки вы вышли, и затем прошли 350 метров в любом направлении, то он сможет точно определить ваше настоящее местоположение без осуществления повторной сверки со спутником или Интернетом.
Помимо этого, американские исследователи работают над созданием сенсоров, которые смогут улавливать «случайные вспомогательные сигналы», которые могут помочь в геопозиционировании. К таким сигналам можно отнести волны теле- и радиовещания или даже молнии. Данная система получила обозначение All Source Positioning and Navigation — ASPN. Она будет особенно полезна в достаточно плотных джунглях (не имеет значения тропических или бетонных), в которых сигнал GPS очень часто не отличается своей точностью. Кроме того, данный метод сможет радикальным образом снизить энергопотребление навигационных приборов, что также является одной из наиболее важных целей, над которой работают специалисты DARPA.
В свое время именно агентство DARPA принимало участие в создании системы GPS. Сегодня GPS — это отличный инструмент, которым каждый день пользуются миллионы людей по всему миру, но стоимость поддержания работоспособности данной системы постоянно увеличивается. В настоящее время стоимость одного спутника системы GPS достигает 223 миллионов долларов, что является одной из причин сокращения объема их закупок со стороны ВВС США.
При этом программы по замене GPS американские исследователи анонсировали и раньше. К примеру, на эту роль могли претендовать два проекта DARPA: Quantum Assisted Sensing — QuASAR (вспомогательное квантовое измерение) и чипе комбинаторной атомной навигации C-SCAN. Если ученым удастся выяснить, как направление и ускорение магнитного поля Земли влияет на отдельные атомы (хранящиеся при сверхнизких температурах), то можно будет организовать очень точную навигацию без применения спутников. У человечества появилась бы возможность разработки геолокационной системы, которая стала бы в 1000 раз точнее всех существующих на данный момент времени.
Вооруженные силы Великобритании также финансируют работы, ведущиеся в этом направлении. Английские исследователи говорят, что в течение 5 лет они смогут создать первый прототип. Возможности квантовой навигации для военных довольно очевидны. Такие технологии позволят им гораздо точнее наносить удары крылатыми ракетами и точнее управлять войсками. Вероятно, дронам, оснащенным квантовыми компасами, даже не понадобятся навигационные спутники, что сделает их существенно менее уязвимыми на современном поле боя.
Для простых людей данные технологии также будут полезны. К примеру, гаджеты будущего будут знать свое точное местоположение относительно других устройств без обращения к дорогой спутниковой навигации. Устройства с функцией геолокации станут дешевле и компактнее, радикальным образом упростится и улучшится большое количество гаджетов и систем, начиная от поисковых сервисов до дронов для доставки пиццы и беспилотных автомобилей. Но существенно более важным преимуществом квантового GPS для гражданских лиц станет обеспечение высокого уровня приватности. Вашему смартфону больше не нужно будет получать сигнал из космоса для определения местоположения на местности. А это, в свою очередь, усложнит процесс его, а значит, и вашего обнаружения.
Если же возвращаться к гироскопам, то еще в 2011 году специалисты по микродатчикам из фирмы Northrop Grumman приступили к работам над проектом оборонного научного агентства DARPA по разработке миниатюрного гироскопа, которым планируется оснащать «умные» боеприпасы, автомобили, самолеты, корабли, а также обмундирование солдат. Значимость данной разработки трудно переоценить. Как известно, сегодня большая часть высокоточных систем вооружения и навигационных систем основаны на использовании GPS. Но всегда есть риск выхода этой спутниковой системы из строя (в результате постановки помех, атаки на спутники и т.д.), что может нарушить работу систем управления войсками и высокоточного оружия. Именно поэтому американские специалисты начали работы по созданию на основе микроскопического гироскопа чипа автономной инерциальной системы наведения и навигации, который ликвидировал бы зависимость от спутниковой системы глобального позиционирования или необходимость иных внешних навигационных сигналов.
Агентство DARPA подписало с Northrop Grumman контракт на 3 года на сумму 4,8 миллиона долларов на разработку MRIG — микромасштабного интегрирующего гироскопа. Согласно условиям контракта компания должна была создать вибрационный микрогироскоп, который мог бы измерять параметры вращения в очень большом диапазоне динамических условий. К работе над данным проектом подключилась также компания Honeywell Aerospace, которая также получила от Пентагона деньги на исследования (5,9 миллиона долларов).
Вибрационный гироскоп — это прибор, который основан на явлении сохранения вибрации в определенной плоскости при осуществлении вращения устройства. Вибрационный гироскоп в состоянии обеспечить такую же точность, как и классический роторный гироскоп-«волчок», но при этом он дешевле и проще в производстве. Помимо этого, такой гироскоп не содержит деталей, склонных к износу, наподобие подшипников и в состоянии выдержать серьезные перегрузки.
Специалисты агентства DARPA рассчитывают применить новый миниатюрный вибрационный гироскоп в качестве главной части передовых инерциальных систем навигации. Создаваемый вибрационный гироскоп должен быть достаточно компактным, для того чтобы его можно было установить в боеприпасы, различные ручные устройства, а также в качестве дополнения к портативным системам навигации и наведения и различным элементам управления. Ожидается, что работники Honeywell и Northrop Grumman смогут создать микрогироскопы, которые не будут бояться перепадов температуры, вибрации, механических ударов, высокой угловой скорости вращения и ускорения. При этом энергопотребление таких гироскопов должно составить не более нескольких десятков милливатт.
Главная цель программы MRIG заключается в создании миниатюрного вибрационного гироскопа, который сможет непосредственно измерять угол поворота, что должно устранить необходимость в интеграции этих данных с информацией об угловой скорости и накопление ошибок. По мнению американских инженеров, резонатор данного гироскопа должен обладать двумя степенями свободы и формой винного бокала.
Источники информации:
http://gearmix.ru/archives/19198
http://bashny.net/admin/2014/07/27/chetyre-proekta-darpa-kotorye-mogut-prevzoyti-internet.html
http://zoom.cnews.ru/rnd/news/line/darpa_zamenit_gps_mikrogiroskopom
По их словам, новая технология будет гораздо более гибкой, нежели GPS. Но, как и GPS, которая первоначально была зарезервирована исключительно под нужды военных, данная система, скорее всего, сможет со временем найти дорогу и на рынок гражданских устройств. Как заявляют работники агентства DARPA в опубликованной статье: «Потребность эффективно действовать в тех зонах, в которых GPS ненадежна, недоступна или заглушается противником, породила появление спроса на альтернативную систему точной навигации и позиционирования». Сообщается, что новая система будет работать на самокалибрующихся гироскопах, акселерометрах и часах, которые позволяют точно отслеживать месторасположение объекта без каких-либо беспроводных сигналов или внешних источников. Говоря по-другому, если новый смарт-гаджет обладает информацией, из какой точки вы вышли, и затем прошли 350 метров в любом направлении, то он сможет точно определить ваше настоящее местоположение без осуществления повторной сверки со спутником или Интернетом.
Помимо этого, американские исследователи работают над созданием сенсоров, которые смогут улавливать «случайные вспомогательные сигналы», которые могут помочь в геопозиционировании. К таким сигналам можно отнести волны теле- и радиовещания или даже молнии. Данная система получила обозначение All Source Positioning and Navigation — ASPN. Она будет особенно полезна в достаточно плотных джунглях (не имеет значения тропических или бетонных), в которых сигнал GPS очень часто не отличается своей точностью. Кроме того, данный метод сможет радикальным образом снизить энергопотребление навигационных приборов, что также является одной из наиболее важных целей, над которой работают специалисты DARPA.
В свое время именно агентство DARPA принимало участие в создании системы GPS. Сегодня GPS — это отличный инструмент, которым каждый день пользуются миллионы людей по всему миру, но стоимость поддержания работоспособности данной системы постоянно увеличивается. В настоящее время стоимость одного спутника системы GPS достигает 223 миллионов долларов, что является одной из причин сокращения объема их закупок со стороны ВВС США.
При этом программы по замене GPS американские исследователи анонсировали и раньше. К примеру, на эту роль могли претендовать два проекта DARPA: Quantum Assisted Sensing — QuASAR (вспомогательное квантовое измерение) и чипе комбинаторной атомной навигации C-SCAN. Если ученым удастся выяснить, как направление и ускорение магнитного поля Земли влияет на отдельные атомы (хранящиеся при сверхнизких температурах), то можно будет организовать очень точную навигацию без применения спутников. У человечества появилась бы возможность разработки геолокационной системы, которая стала бы в 1000 раз точнее всех существующих на данный момент времени.
Вооруженные силы Великобритании также финансируют работы, ведущиеся в этом направлении. Английские исследователи говорят, что в течение 5 лет они смогут создать первый прототип. Возможности квантовой навигации для военных довольно очевидны. Такие технологии позволят им гораздо точнее наносить удары крылатыми ракетами и точнее управлять войсками. Вероятно, дронам, оснащенным квантовыми компасами, даже не понадобятся навигационные спутники, что сделает их существенно менее уязвимыми на современном поле боя.
Для простых людей данные технологии также будут полезны. К примеру, гаджеты будущего будут знать свое точное местоположение относительно других устройств без обращения к дорогой спутниковой навигации. Устройства с функцией геолокации станут дешевле и компактнее, радикальным образом упростится и улучшится большое количество гаджетов и систем, начиная от поисковых сервисов до дронов для доставки пиццы и беспилотных автомобилей. Но существенно более важным преимуществом квантового GPS для гражданских лиц станет обеспечение высокого уровня приватности. Вашему смартфону больше не нужно будет получать сигнал из космоса для определения местоположения на местности. А это, в свою очередь, усложнит процесс его, а значит, и вашего обнаружения.
Если же возвращаться к гироскопам, то еще в 2011 году специалисты по микродатчикам из фирмы Northrop Grumman приступили к работам над проектом оборонного научного агентства DARPA по разработке миниатюрного гироскопа, которым планируется оснащать «умные» боеприпасы, автомобили, самолеты, корабли, а также обмундирование солдат. Значимость данной разработки трудно переоценить. Как известно, сегодня большая часть высокоточных систем вооружения и навигационных систем основаны на использовании GPS. Но всегда есть риск выхода этой спутниковой системы из строя (в результате постановки помех, атаки на спутники и т.д.), что может нарушить работу систем управления войсками и высокоточного оружия. Именно поэтому американские специалисты начали работы по созданию на основе микроскопического гироскопа чипа автономной инерциальной системы наведения и навигации, который ликвидировал бы зависимость от спутниковой системы глобального позиционирования или необходимость иных внешних навигационных сигналов.
Агентство DARPA подписало с Northrop Grumman контракт на 3 года на сумму 4,8 миллиона долларов на разработку MRIG — микромасштабного интегрирующего гироскопа. Согласно условиям контракта компания должна была создать вибрационный микрогироскоп, который мог бы измерять параметры вращения в очень большом диапазоне динамических условий. К работе над данным проектом подключилась также компания Honeywell Aerospace, которая также получила от Пентагона деньги на исследования (5,9 миллиона долларов).
Вибрационный гироскоп — это прибор, который основан на явлении сохранения вибрации в определенной плоскости при осуществлении вращения устройства. Вибрационный гироскоп в состоянии обеспечить такую же точность, как и классический роторный гироскоп-«волчок», но при этом он дешевле и проще в производстве. Помимо этого, такой гироскоп не содержит деталей, склонных к износу, наподобие подшипников и в состоянии выдержать серьезные перегрузки.
Специалисты агентства DARPA рассчитывают применить новый миниатюрный вибрационный гироскоп в качестве главной части передовых инерциальных систем навигации. Создаваемый вибрационный гироскоп должен быть достаточно компактным, для того чтобы его можно было установить в боеприпасы, различные ручные устройства, а также в качестве дополнения к портативным системам навигации и наведения и различным элементам управления. Ожидается, что работники Honeywell и Northrop Grumman смогут создать микрогироскопы, которые не будут бояться перепадов температуры, вибрации, механических ударов, высокой угловой скорости вращения и ускорения. При этом энергопотребление таких гироскопов должно составить не более нескольких десятков милливатт.
Главная цель программы MRIG заключается в создании миниатюрного вибрационного гироскопа, который сможет непосредственно измерять угол поворота, что должно устранить необходимость в интеграции этих данных с информацией об угловой скорости и накопление ошибок. По мнению американских инженеров, резонатор данного гироскопа должен обладать двумя степенями свободы и формой винного бокала.
Источники информации:
http://gearmix.ru/archives/19198
http://bashny.net/admin/2014/07/27/chetyre-proekta-darpa-kotorye-mogut-prevzoyti-internet.html
http://zoom.cnews.ru/rnd/news/line/darpa_zamenit_gps_mikrogiroskopom
Информация