ДАРПА реализует пять инновационных программ для разработки датчиков определения координат, навигации и синхронизации при отсутствии сигналов системы GPS

Миниатюрные инерционные датчики, импульсные лазеры и данные об ударах молний задействуются в настоящее время для точного определения местоположения в зонах, где отсутствуют сигналы глобальной спутниковой навигационной системы GPS. Об этом говорится в сообщении Управления перспективных исследований минобороны США ДАРПА (DARPA - Defense Advanced Research Projects Agency).

Современный мир трудно представить вне зависимости от системы GPS, которая обеспечивает в режиме реального времени определение координат в пространстве, навигацию и синхронизацию данных, характеризуемых аббревиатурой PNT (Positioning, Navigation %26 Timing). Благодаря инвестициям ДАРПА в миниатюризацию технологий GPS эта система стала повсеместной. Она используется в автомобилях, на кораблях, самолетах, поездах, в смартфонах и наручных часах, и обеспечила такие перспективные возможности, как необитаемые автомобили, высокоточные боеприпасы или автоматизированное управление логистикой.

Вместе с тем такие революционные технологии, какой в свое время была система GPS, имеют свои ограничения.

Например, сигналы GPS не могут быть получены под землей или под водой и могут в значительной степени искажаться или даже быть недоступными во время солнечных бурь. Но наибольшую опасность представляет тот факт, что сигналам системы GPS могут создаваться помехи противником.

На сегодняшний день система GPS по-прежнему имеет жизненно важное значение во всех сферах жизнедеятельности, однако при некоторых обстоятельствах присущие ей ограничения могут стать роковыми, если военнослужащие будут полагаться на эту систему, как на единственный источник данных PNT.

Для решения этой проблемы ДАРПА исследует инновационные технологии и подходы, в том числе новые физические явления, устройства и программные алгоритмы, которые могут в конечном итоге обеспечить надежные, высокоточные возможности PNT, когда ухудшены или отсутствуют сигналы GPS.

В настоящее время ДАРПА реализует пять инновационных программ, полностью или частично ориентированных на обеспечение возможностей PNT при отсутствии сигналов GPS.

В рамках первой программы по созданию адаптируемых навигационных систем ANS (Adaptable Navigation Systems) разрабатываются новые алгоритмы и архитектуры скоростной интеграции и автоматического конфигурирования датчиков PNT на разнообразные платформы с возможным снижением затрат на разработку и сокращенным с нескольких месяцев до нескольких дней временем развертывания. Программа ANS направлена на создание усовершенствованных инерционных измерительных приборов с помощью интерферометра на технологии охлаждённых атомов, который измеряет относительное ускорение и вращение атомного облака в датчике. Цель состоит в том, чтобы использовать свойства квантовой физики для создания чрезвычайно точных приборов, которые для определения времени и координат могут работать в течение длительного временит без доступа к внешним данным.

Кроме того, в рамках программы ANS планируется использовать электромагнитные сигналы не для навигационных систем, в том числе, поступающие с коммерческих спутников, радио- и телевизионные сигналы и даже данные об ударах молний, для обеспечения дополнительной информации о координатах в пространстве. Эти различные источники в совокупности являются более всеобъемлющими и предоставляют более сильные сигналы, чем сигналы системы GPS, и поэтому могут обеспечить информацию о местоположении объекта при их отсутствии.

В рамках второй программы "Микро-PNT" (Micro-PNT) - Микротехнологии для позиционирования, навигации и синхронизации - реализуется суперминиатюризация, что стало возможным благодаря разработанным ДАРПА технологиям МЭМС (микро-электромеханических систем).

Программой "Микро-PNT" предусматривается проведение ряда работ, которые в совокупности приведут к созданию высокоустойчивых и высокоточных гироскопов и устройств синхронизации, а также сверхминиатюрных интегрированных инерционных приборов определения координат.

Специалисты ДАРПА уже создали опытный образец, который включает три гироскопа, три акселерометра и высокоточное ведущее устройство синхронизации в едином корпусе размером с мелкую монету. Самокалибрующиеся, высокоэффективные и рентабельные микромасштабные датчики, разрабатываемые ДАРПА, предполагают исключительные усовершенствования в области массогабаритных и энергопотребительских характеристик по сравнению с существующими изделиями.

В рамках третьей программы измерения и индикации с использованием свойств квантовой физики QuASAR (Quantum-Assisted Sensing and Readout) планируется создать наиболее точные в мире атомные часы, которые в настоящее время имеются только в лабораториях. Исследователи программы QuASAR разработали в лабораторных условиях оптические атомные часы с ошибкой синхронизации менее 1 секунд в 5 млрд лет. Эти точные портативные устройства могут усовершенствовать существующие военные системы, такие как GPS, и, возможно, позволят создать совершенно новые РЛС, лазерные локаторы типа LIDAR (Laser Imaging Detection And Ranging) и приборы метрологии.

Четвертая программа, реализуемая в области науки и технологий сверхбыстрых лазеров PULSE (Program in Ultrafast Laser Science and Engineering), предусматривает применение последних достижений импульсных лазерных технологий с целью существенного улучшения точностных и массогабаритных характеристик атомных часов и микроволновых источников, что позволит более точно выполнять временную и частотную синхронизацию на больших расстояниях. Эти возможности принципиально необходимы для полномасштабного применения сверхточных атомных часов типа тех, которые планируется создать в рамках программы QuASAR.

И, наконец, в рамках пятой программы пространственной, временной и ориентационной информации в боевой обстановке STOIC (Spatial, Temporal and Orientation Information in Contested Environments) предусматривается разработка PNT-систем, которые обеспечат независимую от GPS возможность определения координат, навигации и синхронизации данных на театрах военных действий (ТВД) с уровнем синхронизации, не уступающим GPS-показателям.

Программа STOIC включает три основных элемента, которые в совокупности способны обеспечить глобальную PNT вне зависимости от GPS-системы: устойчивые опорные сигналы дальнего действия, надежное и ультрастабильное устройство синхронизации тактического уровня, а также многофункциональные системы, которые предоставляют информацию PNT многочисленным пользователям.

Со временем, считают специалисты ДАРПА, зависимость от системы GPS будет казаться столь же невообразимой, как в настоящее время - мысль о жизнедеятельности без этой системы.

Опубликовано на сайте www.arms-expo.ru

Источник: http://www.arms-tass.su/