Исследователи Токийского университета создали MuWNS, беспроводную навигационную систему, использующую мюоны. В отличие от GPS, MuWNS работает под землей и под водой, обеспечивая точное позиционирование для поисково-спасательных работ, мониторинга вулканов и автономных транспортных средств. Мюоны невосприимчивы к помехам, и команда планирует повысить точность с помощью атомных часов в масштабе чипа.
Фото: pixabay.com
Создали новую беспроводную навигационную систему. Сверхбыстрые частицы субатомного размера, называемые мюонами, впервые в мире использовались для беспроводного перемещения под землей.
Исследователи из Токийского университета синхронизировали наземные станции обнаружения мюонов с подземным приемником. Это дало возможность точно определить положение приемника в подвале шестиэтажного здания.
Почему она лучше GPS?
Поскольку система GPS не может проникать сквозь скалы или воду, эта инновационная технология обладает огромным потенциалом для будущих поисково-спасательных операций, наблюдения за подводными вулканами и управления автономными транспортными средствами как в подземных, так и в подводных условиях.
GPS, хорошо зарекомендовавший себя навигационный инструмент во всем мире, предлагает широкий спектр выгодных приложений, включая повышение безопасности авиаперелетов и предоставление карт местоположения в режиме реального времени. Однако он имеет определенные ограничения. Сигналы GPS имеют меньшую силу. Особенно в более высоких широтах. К тому же они могут быть нарушены или обмануты поддельными сигналами, заменяющими подлинные. Кроме того, сигналы могут быть заблокированы физическими барьерами.
Напротив, мюоны привлекли значительное внимание в последние годы. Как раз из-за их замечательной способности исследовать глубины вулканов, заглядывать в сердце пирамид и раскрывать внутреннюю работу циклонов. Потому что, мюоны остаются невосприимчивыми к вмешательству.
«Мюоны космических лучей одинаково падают на Землю и всегда движутся с одной и той же скоростью, независимо от того, какую материю они пересекают, проникая даже в километры горных пород», — объяснил профессор Хироюки Танака из Muographix в Токийском университете. «Теперь, используя мюоны, мы разработали новый тип GPS, который мы назвали мюометрической системой позиционирования (muPS), которая работает под землей, в помещении и под водой».
Предыстория
Первоначально технологию разработали для обнаружения изменений морского дна. Исследователи хотели иметь точную информацию об тектонической активности. Иметь информацию о подводном вулкане например.
Для этого использовали подземную систему обнаружения мюонов. Назвали её MuPS. Она использует четыре опорные станции обнаружения, расположенные над землей, чтобы обеспечить точные координаты для подземного приемника.
Предыдущие итерации этой технологии требовали физического проводного соединения между приемником и наземной станцией. Это значительно ограничивало мобильность. Однако в последних исследованиях используются высокоточные кварцевые часы для синхронизации наземных станций с приемником. Комбинируя четыре параметра, полученные от опорных станций, с синхронизированными часами, система точно измеряет «время пролета» мюонов. Это в свою очередь позволяет точно определить координаты приемника. Такая инновационная система известна как мюометрическая беспроводная навигационная система (MuWNS).
С этим также читают: Япония построит город будущего. Как выглядит?
Как проходил эксперимент
Чтобы оценить навигационные возможности MuWNS, эталонные детекторы были стратегически размещены на шестом этаже здания, а участник, которого называли «навигатором», нес детектор-приемник на цокольный этаж.
Навигатор медленно шел по подвальным коридорам, держа трубку. Вместо навигации в реальном времени проводились измерения для расчета маршрута, по которому следует навигатор, и подтверждения выбранного пути.
«Текущая точность MuWNS составляет от 2 до 25 метров с диапазоном до 100 метров, в зависимости от глубины и скорости идущего человека. Это так же хорошо, если не лучше, чем одноточечное GPS-позиционирование над землей в городских районах», — сказал Танака. «Но до практического уровня еще далеко. Людям нужна точность в один метр, и ключом к этому является синхронизация времени».
Улучшение этой системы для обеспечения навигации в реальном времени с точностью до метра зависит от времени и денег. В идеале команда хочет использовать атомные часы в масштабе чипа (CSAC):
«CSAC уже коммерчески доступны и на два порядка лучше, чем кварцевые часы, которые мы используем в настоящее время. Тем не менее, они слишком дороги для нас, чтобы использовать сейчас. Но я предвижу, что они станут намного дешевле по мере роста мирового спроса на CSAC для мобильных телефонов», — сказал Танака.
Итог
В будущем MuWNS может облегчить навигацию для подводных роботов и направлять автономные транспортные средства в подземных условиях. За исключением атомных часов, все остальные электронные компоненты MuWNS теперь могут быть миниатюризированы. Это повышает оптимизм команды в отношении возможной интеграции этой технологии в портативные устройства, такие как смартфоны. В чрезвычайных ситуациях, таких как обрушение зданий или взрыв мин, MuWNS может произвести революцию в поисково-спасательных операциях.
Другие статьи на эту тему:
- Какую новую ИИ опцию вводит Мерседес
- Google делает важное обновление: детали
- Топ украинских технологий меняющих мир: статистика
Источник: UTokyo FOCUS.
