Podvodný navigačný systém je napájaný zvukovými signálmi
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 4. 11. 2020
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci z MIT vyvinuli akustický systém, ktorý funguje ako podvodný GPS, no na svoju činnosť nepotrebuje batérie. Systém označovaný ako podvodná lokalizácia spätného rozptylu je napájaný odrážaním modulovaných zvukových signálov, ktoré generujú binárne impulzy.
Technológia GPS si našla množstvo aplikácií, no jednoduchým ponorením sú pre ňu neprístupné až tri štvrtiny zemského povrchu. Je to preto, že voda je prekážka a rozptyľuje rádiové vlny, od ktorých je GPS závislé. To je tiež dôvod, prečo ponorky používajú ako radar sonarovú technológiu. Tam, kde by bol teda lúč rádiových vĺn pohltený už do niekoľkých metrov, môžu akustické signály za správnych podmienok prejsť tisíce kilometrov.
Podľa vedcov z MIT je problémom použitia akustiky na vytvorenie podvodného ekvivalentu GPS to, že generátory akustického signálu majú veľkú spotrebu energie. To by jadrovej ponorke nemalo vadiť, no pre malé zariadenia, ktorá sa počas misií, ako je sledovanie morských zvierat, spoliehajú na batérie, to môže byť vážny problém.
Aby sa tento problém podarilo prekonať, vedci z MIT s podporou Úradu pre námorný výskum sa zamerali na piezoelektrické materiály, ktoré pri mechanickom namáhaní vytvárajú elektrický náboj, vrátane vystavenia zvukovým vlnám. V prípade nového podvodného navigačného systému použil tím piezoelektrické snímače ako spätný rozptyl na selektívne odrážanie zvukových vĺn emitovaných z prostredia, zatiaľ čo ako zdroj energie boli použité samotné zvukové vlny. Tieto zvukové vlny potom prijímač zachytil ako binárny obrazec, pričom 1-tka znamenala odrážanie zvykových vĺn a 0 vyjadrovala nereflektované zvukové vlny.
Tento binárny signál potom umožnil systému prenášať informácie, ktoré by sa mohli dať použiť na úpravu polohy, a to načasovaním toho, ako dlho trvá, kým sa zvuková vlna odrazí od snímača a potom sa vráti do pozorovacej jednotky. Vedci však poukazujú na to, že podmorské prostredie je mimoriadne zložité a zvukové vlny sa odrážajú od povrchu a morského dna. Toto je obzvlášť ťažké v plytkých vodách, kde sú odrazové signály silnejšie.
Na vyriešenie tohto problému použil tím preskakovanie frekvencií, keď boli signály vysielané cez celý rad frekvencií vo vzore, takže sa vracali v rôznych fázach. Kombinácia časových údajov a fázových údajov umožňuje presnejšiu úpravu polohy. V plytkej vode sa rýchlosť signálov spomalila, aby čas ozveny ustúpil a nezasahoval do signálov.
Systém podvodnej lokalizácie spätného rozptylu si doteraz prešiel testom na overenie koncepcie v plytkých vodách, kde odhadoval vzdialenosti s presnosťou až takmer 50 centimetrov. Ďalším krokom bude zvýšenie dosahu ešte pred samotným začatím testovania v teréne v spolupráci s oceánografickým ústavom Wood Hole. Konečným cieľom je navigačná technológia, ktorá umožní autonómnym strojom vytvárať podrobné mapy oceánskeho dna.
