量子加速度計:導航的新選擇

2020-12-13 人民網

　　據英國帝國理工學院官網近期報導，該校與一家量子技術公司攜手研製出全球首款用於導航的量子加速度計，並在英國國家量子技術展示會上發布了這一新技術。

　　簡單地說，量子加速度計是一個獨立的系統，它不依賴任何外部信號，通過測量物體速度隨時間的變化節律，就可以計算出物體的精確位置。據該公司量子技術科學家約瑟夫·湯姆博士介紹，量子加速度計主要依靠測量極低溫度下的超冷原子運動來工作。在超冷狀態下，冷原子就像物質和波一樣，表現為「量子」方式。若要確保測量的準確度，必須使原子處於超冷狀態，用量子力學來描述其運動方式，也就是所謂的量子幹涉儀。為使原子足夠冷並探測它們的特性，該公司歷時3年研製出一種用於冷原子傳感器的通用雷射系統，為加速度測量提供了光學標尺。研究人員表示，他們已研製出能夠在3個平面進行測量的升級產品，即可以實時測定物體在全球任何地點的精確位置。

　　此外，量子加速度計不僅可用於大型車輛、船隻的導航，還可應用在尋找暗能量和引力波等基礎科學的研究上。公司創始人兼執行長格雷姆·馬爾科姆博士認為，這種商業上可行的量子設備，即量子加速度計的研製成功，表明英國在結合工業界和學術界方面擁有獨特的優勢，將讓英國處於即將到來的量子時代的前沿。

　　雖然該公司沒有明確表明量子加速度計在軍事領域的應用前景，但我們可以清醒地認識到其在爭奪「制衛星權」領域的重要作用。一方面，奪取「制衛星權」是奪取制信息權和制天權的核心與關鍵；另一方面，奪取「制衛星權」的一個主要原因是爭奪「導航權」。由於量子加速度計工作時不需要依賴全球定位導航衛星，就能夠確定地球上任何地方的精確位置，使其成為「天生」的防幹擾導航裝置。可以說，擁有了「導航權」，就能確保己方軍事行動的安全自由，打亂和破壞敵方軍事行動的安全自由。

　　目前，世界主要國家的武器裝備導航定位系統主要依賴美國GPS等全球衛星導航系統。但衛星信號受地形、地物、地貌和天候影響較大，同時也極易遭受軍用設備自擾、民用設備互擾以及敵方攔截幹擾，導致軍事行動中無法準確導航的現象經常出現。

　　因此，一旦此款量子產品走出實驗室、走向戰場，就意味著衛星可以不依賴GPS進行導航。這將對武器裝備的制導方式產生革命性影響。（範瑞洲 郭 凱 李國玉）

(責編：羋金、曹昆)

相關焦點

  • 世界最小加速度計問世,有望應用於新一代可穿戴設備
    導讀據瑞典皇家理工學院（KTH）官網近日報導，該校研究人員採用石墨烯研製出迄今為止最小的加速度計。該加速度計有望成為身體傳感器與導航技術中的重要突破。它具有卓越的導電與機械特性以及柔性、透明等優勢，一度被譽為「新材料之王」。（圖片來源：Tatiana Shepeleva/Shutterstock） 科學家們預測，石墨烯極有可能掀起一場席捲全球的技術革命。
  • 加速度計ADXL105的性能測試
    ADXL105可以用在慣性導航系統中作為加速度計，測量車輛的線加速度，再經過兩次積分得到車輛的行駛距離。結合陀螺儀信息，獲取車輛的完整信息。加速度計的誤差補償在我們的組合導航系統中，使用ADXL105加速度計來測量車輛的動態線加速度。
  • 三軸陀螺儀與加速度計如何輔助Iphone定位的
    加速傳感器加速度計是慣性導航和慣性制導系統的基本測量元件之一，加速度計本質上是一個振蕩系統，安裝於運動載體的內部，可以用來測量載體的運動加速度。MEMS類加速度計的工作原理是當加速度計連同外界物體（該物體的加速度就是待測的加速度）一起作加速運動時，質量塊就受到慣性力的作用向相反的方向運動。
  • 選擇正確的加速度計,以進行預測性維護
    採用加速度計測量振動振動測量可以使用放置在被監測元件附近的加速度計進行。這種傳感器可以是壓電式，也可以是MEMS類型，後者更具優勢，不僅可以在低頻率下提供更好的響應，而且體積小巧。只有低噪聲、高帶寬加速度計（例如ADI公司的ADXL100x）才能測量與首個故障信號相對應的頻譜線。對於頻率響應較低或噪聲較高的產品無法感測到的問題，這些加速度計可以提供一些寶貴信息。隨著問題惡化，低能量譜分量不斷增加。到了後期，入門級加速度計就可以檢測出振動，但到了此時，解決故障會變得迫在眉睫，維護團隊需要在很短時間內做出反應。
  • 選購指南,全面分析mems加速度計SiA200系列應用領域
    Mems加速度計SiA200系列是青島智騰微電子推出的針對中高端慣性領域產品，SiA200系列是一種的電容體的MEMS加速度計，內部集成了信號調理、模擬±2.7V輸出、內置自檢電路和一個溫度傳感器方便用戶進行補償。能夠為戰術級測量需求提供有效可靠的支撐。
  • 智騰微電子自主研發SiA200系列MEMS加速度計
    打開APP 智騰微電子自主研發SiA200系列MEMS加速度計 胡薇 發表於 2018-05-02 17:54:58 在介紹新的MEMS加速度傳感器之前，首先了解下MEMS這個概念，MEMS的全稱是Micro-Electro-Mechanical System，中文叫做微電子機械系統、微系統、微機械，其主要由傳感器、動作器(執行器)和微能源三大部分組成。
  • 關於MEMS加速度計的振動校正研究
    關於MEMS加速度計的振動校正研究 貿澤電子 發表於 2019-08-19 09:20:49 導航和AHRS系統 機器健康狀況檢測的振動監控
  • 無錫市計量測試院 在「壓電加速度計測量審核」中取得滿意結果
    壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計。它也屬於慣性式傳感器。它是利用某些物質如石英晶體的壓電效應，在加速度計受振時，質量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率遠低於加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。
  • 加速度計原理
    .htm　　加速度計，是測量運載體線加速度的儀表。其中，在測量飛機過載的加速度計是最早獲得應用的飛機儀表之一。加速度計本質上是一個一自由度的振蕩系統，須採用阻尼器來改善系統的動態品質。　　加速度計的分類和工作原理加速度計的類型較多：按檢測質量的位移方式分類有線性加速度計和擺式加速度計;按支承方式分類有寶石支承、撓性支承、氣浮、液浮、磁懸浮和靜電懸浮等;按測量系統的組成形式分類有開環式和閉環式;按工作原理分類有振弦式
  • KVH發布基於光纖陀螺頂級IMU,可提供±10g或±25g加速度計的產品
    打開APP KVH發布基於光纖陀螺頂級IMU，可提供±10g或±25g加速度計的產品 工程師曾玲 發表於 2018-06-13 09:24:00
  • 基於MEMS的慣性導航教學實驗系統*
    該慣性測量單元由六軸慣性測量組合[2-4]，包含三軸陀螺儀、三軸加速度計，該實驗平臺能滿足導航、制導與控制專業的學生了解慣性導航原理，有助於學生理解、熟悉、掌握慣性導航和運動狀態採集的原理、技術及應用。該系統不僅僅是教學實驗系統，同時，也是一個二次開發平臺，可以作為其他實驗和項目的數據採集驗證平臺。
  • 量子測量用什麼「量」?
    隨著物聯網、車聯網、遠程醫療等新興技術研究的持續升溫，超高精度低成本的傳感器、生物探針、導航器件等關鍵器件的需求量迅速增長。量子測量基於量子特性，具有超高的測量精度，甚至可以突破經典測量的極限，其中某些領域有望進一步集成化、晶片化，受到學術界以及產業界的廣泛關注。
  • 加速度計和陀螺儀原理
    容感式MEMS加速度計內部也存在一個質量塊，從單個單元來看，它是標準的平板電容器。加速度的變化帶動活動質量塊的移動從而改變平板電容兩極的間距和正對面積，通過測量電容變化量來計算加速度。Freescale的MMA7660FC這一款加速度計(3-Axis Orientation/Motion Detection Sensor)，這一款晶片也是利用這一原理設計的。
  • 無人機精準導航定位會被哪些因素給影響
    消費級無人機航拍系統常採用來自手機等消費類產品的磁傳感器，而專業級無人機由於對航拍穩定性以及航拍質量的嚴格要求，因此常使用工業級的MEMS磁傳感器以保障導航定位的精確性。 目前航拍無人的導航方式綜合採用了GPS+慣性導航的方式。慣性導航通常是由兩個或以上的傳感器（陀螺儀、加速度計、磁場計和/或GPS）信息用於飛機相對地球的航向矢量和速度矢量。
  • 慣性導航系統深度報告:現代軍事系統的核心技術產品
    平臺式慣性導航系統是將陀螺儀和加速度等慣性元件通過萬向支架角運動 隔離系統與運動載物固聯的慣性導航系統。，其慣性測量裝臵(加速度計和陀螺儀)安裝在機電導航平臺上，以平臺坐標係為基準，測量運載體運動參數。平臺式 慣性導航系統通過框架伺服系統隔離了載體的角運動，因此可以獲得較高的系統精度。
  • 浙大研究:手機加速度計可能暴露你的密碼,「竊聽」無需授權
    值得警惕的是，由於加速度計被認為是一種「低權限」的硬體，所有App無需授權即可獲取數據。這意味著，加速度計「竊聽軟體」可以包裝成任何形態。NDSS是全球計算機安全領域的四大頂級學術會議之一。論文的通訊作者為浙江大學網絡空間安全研究中心主任任奎。
  • 嚴肅科普:什麼是加速度計(Accelerometers)?
    加速度計的典型應用是太空飛行器——將三個不同的加速度計正交分布太空飛行器上，正交坐標系相對於某一固定點是不變的，通過對加速度進行積分可以得到太空飛行器的飛行速度及位置，為太空飛行器搭載的計算機調整太空飛行器的姿態提供準確的信息，可以讓太空飛行器精準的到達指定目標。加速度計還有哪些應用呢？有一個非常「接地氣」的應用——能源勘探領域的「隨鑽測量（MWD）」技術。
  • 90後科學家回國創業,開發光量子極限傳感器,性能提升數萬倍!
    一個典型的產品就是 IMU（inertial measurement unit，即慣性測量單元），它可以捕獲一個物體的加速度信號和相對於導航坐標系的角速度信號，由此便可解算出物體的運動姿態。把引力波天文臺技術概念，縮小到晶片上2010 年，羅傑通過國內高考被香港大學錄取，因為從小喜歡物理，在大學期間依然選擇了物理專業，尤其對基礎物理研究比較感興趣，同時兼修了數學專業，最終獲得雙專業學位。
  • 無人機導航技術的各自的優缺點
    目前在無人機上採用的導航技術主要包括慣性導航、衛星導航、都卜勒導航、地形輔助導航以及地磁導航等。這些導航技術都有各自的優缺點，因此，在無人機導航中，要根據無人機擔負的不同任務來選擇合適的導航技術至關重要。
  • 一文帶你了解加速度計
    例如，±3g加速度計的輸出與高達±3g的加速度成線性關係。 若加速到4g，則輸出可能無效。 注意，極限值由絕對最大加速度規定，而不是由測量範圍規定。 4g加速度不會使±3g加速度計失效。 加速度計靈敏度： 加速度（輸入）變化與輸出信號變化之比。 它定義加速度與輸出之間的理想直線關係（圖1中的灰線）。