Научный центр Армии США разрабатывает систему навигации без GPS

В научном центре армии США CERDEC начался новый этап программы по разработке устройств, позволяющих сохранить высокую точность навигации в отсутствие сигнала GPS. Речь идет о создании партии из 500 прототипов атомных часов на чипе (Chip Scale Atomic Clock, CSAC).

Атомные часы являются важным элементом навигационной системы, независимой от GPS. В сочетании с другими датчиками CSAC могут обеспечить синхронизацию времени в боевой тактической сети, например, в случае попытки подменить истинный сигнал ложным, и выявить ошибочную информацию.

Однако атомные часы довольно громоздки, их можно устанавливать лишь на крупных платформах: кораблях, самолетах и т.д. Для снаряжения и оружия пехотинца этот вариант не подходит. Миниатюрные CSAC объемом примерно 15 кубических сантиметров можно легко интегрировать в носимое оружие, мобильный компьютер или управляемый боеприпас.

Кроме того, сверхточные атомные часы позволят повысить точность инерциальных (т.е. обходящихся без сигналов со спутников или радиомаяков) навигационных систем и создать локальные навигационные сети.

Угроза потери ситуационной осведомленности и возможности наносить высокоточные удары в отсутствие GPS давно беспокоит американских военных. Поэтому цель новой программы состоит в обеспечении функционирования систем навигации и оружия каждой боевой единицы армии США в любых условиях. При этом будут снижены затраты на оборудование и уменьшено энергопотребление систем навигации.

Специалисты CERDEC надеются, что в скором времени компании - поставщики электроники для Пентагона будут в состоянии производить более 20 тыс. единиц CSAC в год каждая по цене в районе 300 долларов.

Современные навигационные устройства, основанные на GPS-технологии, получают информацию со спутников, что подразумевает наличие сколько-нибудь чистого неба. Внутри зданий и особенно под землей/водой спутниковая навигация работает не слишком хорошо.

Другой недостаток - отсутствие точности. Как правило, современные GPS-системы ошибаются, когда речь идет о расстоянии в 5-10 метров. Это не имеет значения, когда вы хотите узнать, на какой улице находитесь и перед каким домом остановились. Однако для военных систем наведения это критично. Поэтому "умные" бомбы и ракеты сегодня используют лазерное наведение или же дополняют GPS-системы возможностями инерциальной навигации.

Имеются способы довести точность GPS-навигации до одного метра, и со временем это будет сделано благодаря новым разработкам, а также вводу в эксплуатацию европейской спутниковой навигационной системе Galileo. Однако и тогда спутниковая навигация не будет нормально работать внутри зданий, под землей и т. д. И как тогда управлять маленькими роботами - летающими, крадущимися по земле и плавающими - внутри зданий или под водой?

Кроме того, надо каким-то образом следить за солдатами и спецагентами в тех же условиях. Наконец, новая технология могла бы оказаться полезной в тех случаях, когда "жучки" помогают выслеживать противника.

Как это работает

Инерциальная навигация - это метод определения координат, скорости и угловой ориентации объекта на основе измерения и интегрирования его ускорения. Основной особенностью инерциальной навигации является выдача навигационной информации автономно - без привлечения внешних источников информации (сигналов со спутников или радиомаяков).

Сегодня инерциальная навигационная система - неотъемлемая часть системы управления самолета, вертолета, морского судна или ракеты. Ее совершенствование стало одним из условий, сделавших возможными беспосадочные авиаперелеты, полеты в космос, длительные походы подводных лодок.

Инерциальные навигационные системы - дорогостоящие крупногабаритные сложные электромеханические системы. Составными частями любой инерциальной навигационной системы являются блок чувствительных элементов (акселерометров и гироскопов) и вычислитель, в котором реализуется навигационный алгоритм.