🛰️ Пока в Москве глушат GPS, усложняя жизнь собственного населения, новая мюонная навигационная система разрабатывается японцами… 

🛰️ Пока в Москве глушат GPS, усложняя жизнь собственного населения, новая мюонная навигационная система разрабатывается японцами… 

Новая навигационная система работает внутри и под землей — там, где GPS не работает

Потерялись в здании или под водой? Вам может помочь новая навигационная система на основе мюонов. 

GPS — это группа из 31 спутника, постоянно передающих радиосигналы с высоты около ~20,000 км. над поверхностью Земли. Спутниковые сигналы могут отражаться от твердых поверхностей, что делает навигационную систему неспособной точно определять местоположение приемников GPS в помещении, под землей и под водой. В настоящее время исследователи разработали новый тип навигационной системы, в которой приемники обнаруживают мюоны, субатомные частицы, образующиеся в результате столкновений между космическими лучами и частицами в атмосфере Земли. 

Новая навигационная система, отслеживающая субатомные частицы, постоянно бомбардирующие Землю, может помочь нам передвигаться внутри помещений, под землей и под водой — во всех местах, где GPS не работает.

Задача: GPS (Глобальная система позиционирования) представляет собой группу из 31 спутника, постоянно передающих радиосигналы с высоты около 12 500 миль над поверхностью Земли. Приемники в телефонах, автомобилях, самолетах и ​​кораблях затем используют данные сигналов нескольких спутников для расчета своего местоположения на Земле. 

«Используя мюоны, мы разработали новый вид GPS… который работает под землей, в помещении и под водой».

ХИРОЮКИ ТАНАКА 

GPS произвел революцию в наземном транспорте, но спутниковые сигналы могут отражаться от твердых поверхностей, что делает навигационную систему неспособной точно определять местоположение приемников в помещении, под землей и под водой. 

Сигналы GPS также можно заглушить или подделать — военные и киберпреступники могут воспользоваться этим, чтобы взломать систему GPS или заставить приемники отображать неточную информацию.

Космическая навигация. Исследователи из Токийского университета разработали новый тип навигационной системы, в которой приемники обнаруживают мюоны — субатомные частицы, образующиеся в результате столкновений космических лучей и частиц в атмосфере Земли, — а не спутниковые сигналы.

«Мюоны космических лучей одинаково падают на Землю и всегда движутся с одной и той же скоростью, независимо от того, через какую материю они проходят, проникая даже в километры горных пород», — сказал исследователь Хироюки Танака. 

«Теперь, используя мюоны, мы разработали новый тип GPS, который мы назвали мюометрической системой позиционирования (muPS), которая работает под землей, в помещении и под водой», — продолжил он.

Приемник можно определить, посмотрев на расстояние между ним и несколькими эталонными детекторами.

Как это работает: для системы muPS требуется приемник и несколько «эталонных детекторов», расположенных над ним. Время, которое требуется мюонам, чтобы пройти через эталонный детектор и добраться до приемника, можно использовать для определения расстояния между ними.

Затем местоположение приемника можно триангулировать, глядя на расстояние между ним и несколькими эталонными детекторами.

Первая итерация навигационной системы команды UTokyo, представленная в 2020 году, была разработана для отслеживания изменений на морском дне, и с помощью компьютерного моделирования они продемонстрировали возможность определения координат подводного приемника.

Однако приемник должен был быть подключен к надводной станции через провод, что ограничивало его движение. 

В своем последнем исследовании, опубликованном в iScience, команда продемонстрировала беспроводную версию технологии, которую они назвали «мюометрической беспроводной навигационной системой» (MuWNS).

На этот раз они разместили свои эталонные детекторы на шестом этаже здания. Затем человек с приемником шел по коридорам подвала, и, используя измерения эталонных детекторов и приемника, ученые смогли воссоздать их путь.

Холодная вода: новая навигационная система не работала в режиме реального времени, и еще есть много возможностей для улучшения с точки зрения точности.

«Текущая точность MuWNS составляет от 2 до 25 метров с диапазоном до 100 метров, в зависимости от глубины и скорости человека, идущего», — сказал Танака. 

«Точность ещё далека от практического уровня. Людям нужна точность в один метр». 

Забегая вперед: Танака считает, что включение атомных часов в масштабе чипа (CSAC) в MuWNS позволит проводить измерения в реальном времени с точностью до одного метра, но в настоящее время эта технология недоступна даже его команде. 

«CSAC уже коммерчески доступны и на два порядка лучше, чем кварцевые часы, которые мы используем в настоящее время», — пояснил он. «Они слишком дороги для нас, чтобы использовать их сейчас, но я предвижу, что они станут намного дешевле по мере роста глобального спроса на CSAC для мобильных телефонов».

Если CSAC станут обычным явлением в телефонах и других потребительских технологиях, другие компоненты, необходимые для MuWNS, уже можно сделать достаточно маленькими, чтобы поместиться в устройства. Это означает, что когда-нибудь станет обычным носить с собой приемник для обнаружения мюонов, куда бы мы ни пошли.

Это может быть очень полезно после стихийных бедствий, когда люди оказываются в ловушке под землей или в завалах. Как рассказал Танака журналу Freethink, летающие над территорией дроны, оснащенные эталонными детекторами, могут позволить службам быстрого реагирования определить местонахождение закопанных сотовых телефонов и людей, которые их носят, с точностью до сантиметра.

Эта статья была опубликована в журнале Freethink. 

#навигация #gps #координаты #позиционирование #наука