GPS替代方案巧用宇宙射线进行地下或水下导航

发布时间：2023-06-20 09:31:41 所属栏目：外闻来源：互联网

导读： 　　虽然GPS是一种强大的导航技术,但是无法在楼内、地下或水下完美运行。现在，日本的工程师已经开发并测试了一种替代技术，该技术使用宇宙射线来跟踪建筑物下面的运动，精确度达到了几米。

　　虽然GPS是一种强大的导航技术,但是无法在楼内、地下或水下完美运行。现在，日本的工程师已经开发并测试了一种替代技术，该技术使用宇宙射线来跟踪建筑物下面的运动，精确度达到了几米。

　　GPS使用一个由几十颗卫星组成的网络，这些卫星在地球周围的精确轨道上运行，手机等设备中的接收器，会不断地监听来自这些卫星的信号。这些设备可以计算出它们距离任何探测到的GPS卫星有多远，当它们接收到至少四颗卫星的信号时，该设备就可以确定它在地面上的相对位置，精确到几米以内。

　　虽然，这在日常使用中相当准确，但GPS信号会被岩石、水和墙壁等表面反射，这意味着系统在地下、水下、建筑物内，甚至只是在建筑密集的地区都会失去精度。因此，东京大学的研究人员开发了一种新技术，他们称之为计量无线导航系统（MuWNS），旨在更准确地应对这些情况。

　　MuWNS 的关键在于它所追踪的“信号”可以直接穿过固体材料。这些信号是被称为“μ子”的粒子，当宇宙射线进入地球大气层并与已经存在的粒子相互作用时产生，会产生一连串的次级粒子。而且这种粒子“降雨”是恒定的—— 据估计，地球表面每平方米每分钟大约有1万个μ子落下。

　　该团队在多层建筑深处测试了 MuWNS，在那里常规的GPS很难保持其精度。一名携带一枚手持μ子探测器的计算机科学家被毫不犹豫派往一栋大楼的地下室，利用位于大楼最上层六楼的四个参考站准确无误地跟踪探测器的位置。

　　这些参考站的功能就像GPS卫星一样—— 通过跟踪每个站和探测器采集到的μ子的路径，科学家的位置就可以被高度精确地追踪到。该团队表示，尽管如此，仍有很大的改进空间。

　　该研究的主要作者田中博之教授说：“MuWNS 目前的精度在2米到25米（6.6到82英尺）之间，范围可达100米（328英尺），具体取决于人行走时的深度和速度。这与城市地区地面上的单点GPS定位一样好，甚至更好。但它离实际水平还很远。人们需要一米的精度，而这一点的关键是时间同步。”

　　研究人员表示，这一问题最终可以通过适合便携式设备的原子钟来解决，这种设备正在开发中，但目前价格过于昂贵，无法广泛使用。所使用的其他组件已经能够小型化。该实验也只是在事后追踪研究人员的路径，但未来的工作将研究实时跟踪研究。

　　近年来，μ子探测器还帮助科学家们窥视了吉萨大金字塔等固体结构的内部，并测试了一个在地下和水下都能工作的精确时钟同步系统。这项最新的实验表明，有一天，这项技术可以帮助在目前效果不佳的地区增强GPS。“我们希望能够在未来几年内，将这项技术应用到全球范围内。”研究人员说。”

（编辑：东莞站长网）

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