POSYDON - проект подводной навигационной системы, которая позволит определять местоположение в глубинах морей и океанов

Работа подводной навигационной системы


Спутниковые навигационные системы типа GPS в настоящее время широко используются в самых различных целях, от прокладки туристических маршрутов, помощи при поездках по улицам новых городов, до наведения на цель управляемых снарядов, ракет и авиабомб. Морские глубины являются одним из тех мест, где спутниковые навигационные системы не могут работать, но в недалеком будущем эта ситуация может измениться. Управление перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA начало работы по созданию высокоточной подводной навигационной системы, при помощи которой военные подводные аппараты и исследовательские подводные аппараты всего смогут узнавать свое текущее местоположение.

Радиосигналы, передаваемые спутниками GPS и других навигационных систем, могут достигать практически всех уголков земного шара, но в силу своей природы они не могут проникать ниже поверхности воды. Из-за этого, подводные аппараты, используемые для выполнения различных работ и исследований под водой, должны периодически подниматься на поверхность, определять свое местоположение и снова уходить на глубину. В случае научных исследовательских подводных аппаратов необходимость периодического подъема на поверхность не является проблемой, но это является очень большой проблемой для военных подводных аппаратов и лодок, которые могут быть обнаружены неприятелем и что может поставить их под угрозу.

В качестве разработчика подводной навигационной системы руководство DARPA выбрало известную оборонную компанию BAE Systems. Согласно требованиям эта система должна обеспечивать точность позиционирования под водой не хуже точности системы GPS. Данная программа носит название Positioning System for Deep Ocean Navigation (POSYDON), и ее реализация позволит подводным судам и аппаратам действовать под водой столь долго, насколько у них хватит для этого ресурсов.

В основе системы POSYDON будут лежать разрабатываемые специалистами BAE Systems источники акустических колебаний дальнего радиуса действия, которые будут установлены в определенных точках мирового океана. Каждое судно, которому будет необходимо воспользоваться функциями системы POSYDON, должно быть оборудовано специальным приемником и системой, которая будет обрабатывать принимаемые сигналы. По-сути, работа системы POSYDON будет не сильно отличаться от работы спутниковых навигационных систем, приемники которых вычисляют текущее местоположение, высоту и скорость движения при помощи сигналов от нескольких спутников. С этой точки зрения работа подводной навигационной системы будет несколько проще, ведь источники акустических колебаний будут стационарными и будут находиться на одном месте.

Большим отличием подводной навигационной системы от спутниковых систем, сигналы которых распространяются в пространстве прямолинейно и практически без искажений, станет то, что акустические сигналы во время их "путешествия" сквозь толщу воды будут подвержены влиянию множества неблагоприятных факторов. На самом деле мировой океан является весьма неоднородной средой, в нем существуют теплые и холодные течения, водовороты, области с различной концентрацией растворенных в воде солей и многое другое. Акустические сигналы, распространяющиеся с относительно невысокой по отношению к радиосигналам скоростью, будут физически смещаться, сдвигаться по фазе, отражаться и искажаться другими способами, проходя через неоднородности морской среды. Но, с учетом того, что все вышеперечисленные факторы отличаются достаточным постоянством, их влияние может быть легко компенсировано при помощи соответствующих методов математической обработки.

"Компания BAE Systems имеет более чем 40-летний опыт разработки и использования подводных активных и пассивных акустических систем" - рассказывает Джошуа Нидзвики (Joshua Niedzwiecki) руководитель отдела Sensor Processing and Exploitation компании BAE Systems, - "Мы будем использовать все имеющиеся у нас и проверенные временем технологии для создания системы подводной навигации POSYDON. Сейчас мы уже заканчиваем разработку подводных источников акустических колебаний, а в недалеком будущем будет закончена работа над соответствующими приемниками, которые получаются достаточно компактными".




Ключевые слова:
Подводная, Навигационная, Система, Определение, Местоположение, Точность, Источник, Акустические, Колебания, POSYDON, BAE Systems, DARPA

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые разработали способ увеличения точности работы системы GPS до несколь ...
  • Этот чип - миниатюрная навигационная система, состоящая из семи разных устр ...
  • Компания BAE Systems представляет навигационную систему NAVSOP - альтернати ...
  • Радар в обуви позволит определить местоположение в мертвых зонах GPS.
  • Новые лазерные коммуникационные и сонарные системы для подводных лодок.




  • 6 июня 2016 07:15
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3870
    Представляю себе мощность источника звука, который может пробить сотни и тысячи километров водной толщи. Вряд-ли что-нибудь живое сможет существовать неподалеку от таких источников.


    --------------------
        
    6 июня 2016 08:32
    #2 Написал: bundzmm

    Публикаций: 0
    Комментариев: 503
    FomaNeverujuwij,
    Не факт, все зависит от частоты с которой он будет работать, чем ниже - тем меньше коефициент затухания звука в воде, а значит изначально можно использовать меньше децибел. Однако я так и не нашел сравнительной таблицы этого коефициента воды и воздуха, но, учитывая скорость распространения звука в полтора километра в секунду... И еще, как они собираются точное местоположение определять ввиду разной скорости распространения звука в воде в зависимости от температуры и даже солености оной? Составлять карты солености и постоянно следить за океаническими течениями? Ведь передатчики будут находится в сотнях а то и тысячах километров от подлодки. Хотя, возможно, эти данные уже давно собираются с достаточной подробностью. Но больше всего меня беспокоит то, что эти "маячки" наверняка будут сбивать с толку таких морских животных как киты, ведь они очень чувствительны к подобным колебаниям, они на них общаются.
        
    6 июня 2016 11:04
    #3 Написал: Pulsar

    Публикаций: 0
    Комментариев: 320
    bundzmm,
    Тоже о китах и дельфинах подумал. Они скажут людям "большое спасибо".

    По статье: подлодки не всплывают для этой цели. Им достаточно буй на поверхность выпустить. Через него и связываются со спутником.
    Во времена СССР связь с нашими подлодками осуществлялась на сверхдлинных волнах. Почему бы не вспомнить старое?
        
    6 июня 2016 14:09
    #4 Написал: enigman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 171
    А не проще ли инерциальную систему навигации построить? Хотя может и не проще. В воде сложно оценить собственную скорость относительно земли, но наверно все же возможно.
        
    6 июня 2016 14:17
    #5 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    enigman, эхолокация - это уже демаскировка для подлодок.
    Кстати, а что, подменяя координаты от этого "Посейдона" можно будет и ракеты в другое место направить?
        
    6 июня 2016 18:58
    #6 Написал: andru.f

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Наверняка истинная цель проекта - обнаружение и контроль российских подводных лодок. DARPA для мирных целей не работает.
        
    7 июня 2016 10:09
    #7 Написал: enigman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 171
    Цитата: zlat
    эхолокация - это уже демаскировка для подлодок.

    Инерциальная система не требует эхолокации. Она основана на акселерометрах. Упрощенно говоря, точно измеряя свои ускорения по всем трем направлениям можно точно построить маршрут своих перемещений.
        
    7 июня 2016 10:49
    #8 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    enigman, то есть определять свое положение исходя из начальных координате и направления движения, а все вычислять исключительно по изменению скорости и пройденному времени? Что-то я не верю в такое(чем дальше добираешься, тем больше погрешность).
        
    7 июня 2016 11:11
    #9 Написал: enigman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 171
    zlat, все верно, ошибка будет накапливаться, но это работало еще 1985 году. Почитайте <здесь>
    Очень интересно. Учитывая, что вычислительные мощности нынче не проблема, и чувствительные акселерометры тоже не редкость, я считаю, что такая система вполне возможна, обойдется дешевле предлагаемой акустической, не потребует тратиться на поддержание сети акустических буев, не будет подвержена злонамеренному искажению сигнала противником.
    Цитата: andru.f
    Наверняка истинная цель проекта - обнаружение и контроль российских подводных лодок

    Это как? Утыкать океан микрофонами? Так для этого есть более правдоподобная легенда. Натыкать микрофонов можно под предлогом изучения жизни и миграции китов и иных морских млекопитающих.
        
    7 июня 2016 12:04
    #10 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    enigman, в статье по вашей ссылке строят кодводные карты морей, и вовсю используют эхолоты(карты дорог и сравнение с рельефом местности), и ни слова об инерциальной системе(вернее "инерциальность" этой системы заключается в том, что сравнивают близлежий рельеф с картой, и сдвигают точку отсчета).
        
    7 июня 2016 13:23
    #11 Написал: enigman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 171
    zlat, про эхолоты не нашел, на автомобилях применялся компас и колесные датчики, что давало представление о скорости движения и направлении, и да, корректировка координаты проводилась по карте. Для подлодок колесные датчики не подходят :) карты дорог нет, зато с 1985 года акселерометры и компьютеры шагнули далеко вперед, что в принципе должно позволить довольно точно отслеживать свой курс. Имея достаточно чувствительный акселерометр можно отслеживать набор и потерю скорости, даже если за это ответственны морские течения. Зная все ускорения вполне можно высчитать текущую скорость и направление движения, а следовательно и траекторию движения.
    В конце концов мной просто предложен концепт. Наверняка там есть куча непредвиденных проблем, только судя по обсуждаемой статье в проекте Посейдон их тоже предостаточно.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.