地磁導航——全球定位系統的替代選擇

2020-12-03 中國青年報

據外媒報導,美空軍地磁導航技術日前取得進展。由美空軍和麻省理工學院共同進行的研究顯示,地磁導航定位精度可精確至10米,略低於全球定位系統的3米精度。

所謂地磁導航,是通過不同地域的地球磁場強弱度確定位置。就像地形有高低起伏,地球表面磁場強度也不盡相同。為詳細掌握地球磁場強度,研究人員利用磁力計測量出各地磁場強度後,繪製出反映地球磁場情況的磁異常圖,以此作為地磁導航基礎。2017年,美空軍曾在飛行中用磁力計測量磁場強度。通過比對實際測量值與磁異常圖後研究人員發現,地磁導航是可行的。唯一問題是飛機在飛行中產生的電磁效應對磁力計影響較大,這也成為此項研究的難點所在。美空軍希望利用人工智慧輔助工具消除電磁幹擾,從而獲取更準確的地磁強度讀數和更高的定位精度。

研究人員認為,與現有各型導航系統相比,地磁導航有兩大優勢。一是不易受幹擾。從自然科學角度看,幹擾地球磁場幾乎不可能。除非發生核爆,才有可能引發地球磁場的波動。另外,使用幹擾機也不具有可操作性。因為幹擾地球磁場需要一個規模巨大的幹擾機,通過人工智慧技術可抵消這種幹擾。

二是使用便捷。地磁導航利用磁力計即可讀取載具周圍的地球磁場強度數值,不受時間、環境等限制。相比之下,全球定位系統依賴天基、陸基系統和基礎設施,以及上/下行鏈路。一些機載替代導航設備也受種種限制,如地形匹配系統無法在海上使用,恆星跟蹤器和計算機視覺系統受天氣和光線影響較大等。

近年來,隨著反衛星、電磁幹擾等技術快速發展,全球定位系統的脆弱性暴露無遺。因此,美軍加快尋找替代技術。在這一背景下,美空軍提出地磁導航技術,並與麻省理工學院籤訂合同,共同實施「人工智慧加速器項目」,旨在利用人工智慧推動包括地磁導航在內的多項先進技術研發。在該項目實施中,美空軍為其提供多種政策和活動支持。一方面,美空軍拿出軍用資料庫與科研界共享,力求推動研究儘快取得實質性進展。另一方面,美空軍以改進人工智慧工具提升地磁導航效能為主題,舉辦挑戰賽,希望以此集聚民間智慧,攻克研究難關。

來源:中國國防報

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