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【新技术研发】美军正研发取代GPS的新导航技术

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【微型惯性导航系统将比GPS更为安全】
报道称,GPS之所以被美军诟病,主要是由于该系统过于依赖脆弱的天基卫星系统。卫星在战时极易被干扰、破坏,或受到网络攻击,自身安全性难以得到有效保证。美国军事专家担心的是,尽管明知GPS系统存在安全隐患,美军对其依赖程度还在不断提升。
为有效解决GPS安全性问题和美军对精确定位、导航、授时服务的需求之间难以调和的矛盾,美军开始积极寻求GPS的替代品。据称,基于现代原子物理学最新成就的微型惯性导航技术是未来代替GPS的一个重要的技术解决方案。惯性导航系统是人类最早研发明的导航系统之一。早在1942年德国在V-2火箭上就率先应用了惯性导航技术。从2009年,美国国防部先进研究项目局就深入进行新一代微型惯性导航技术的研发与测试工作。据悉,这种新一代导航系统主要通过集成在微型芯片上的三个原子陀螺仪、加速器和原子钟精确测量载体平台相对惯性空间的角速率和加速度信息,利用牛顿运动定律自动计算出载体平台的瞬时速度、位置信息并为载体提供精确的授时服务。
目前,美军在发展这种新一代微型惯性导航系统上主要还存在两大技术难题。一是该导航系统能自主进行精确引导的时间过短。报道援引美国防部先进研究计划局项目经理安德瑞·席克尔的话称,微型惯性导航系统现阶段只能提供约20秒的高精度定位与导航服务。因此该系统目前只能作为GPS的备份与补充,无法成为GPS的有效替代品。其次,微型惯性导航系统终端设备的成本远比GPS终端设备高。安德瑞·席克尔抱怨说:“总不能把一套价值100万的美元惯导系统安装在一枚仅值100万美元的导弹上吧!”
为提高微型惯性导航系统的实用性,美国防部先进研究计划局正在大力进行该系统的集成化和耐久性研制工作。美军的近期目标是研发出一种只有1美分硬币大小的超小型导航晶片。该导航晶片不仅能够提供3分钟左右的精确定位、导航服务,而且其生产成本还将严格控制在1000美元以内。据称,美军进行了大量科学调查和统计后发现,目前和未来相当长时期内,美军现役70%的导弹需要定位导航系统制导飞行的总时间不会超过3分钟。美国防部先进研究计划局还准备研制出精确定位、导航和授时时间更持久的微型惯性导航系统。美军也对该系统的未来发展充满信心。安德瑞·席克尔认为,就像30年前人们没有预想到GPS会发展到目前如此程度一样,在未来20年新一代微型惯性导航系统的发展程度也是无可限量的。
GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目,1964年投入使用。20世纪70年代,美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。I


1楼2013-11-01 23:03回复
    【水下导航系统】
      宾夕法尼亚州立大学的研究人员正在为美国海军设计基于声纳的水下导航系统,该系统将使潜艇和无人潜航器可根据已知的海床地貌特征安全地进行水下定位。
      该技术被称为基于声纳的测深导航技术,原理是将声纳探测到的潜艇下方海床地貌图像与已知大洋海底地貌地图进行匹配,与飞机驾驶员通过比对航空地图和实时景物进行目测飞行类似。
      海军研究局周四授予宾夕法尼亚州立大学应用研究实验室一份价值120万美元的宽频导航声纳系统项目合同,开发一种可用于潜艇、无人潜航器和其他水下航行器的基于水下测深的导航设备。
      该合同的签署是根据海军研究局2010年颁布的导航和计时技术意见征询书,该意见征询书寻求一种在全球定位系统(GPS)卫星导航网络失效场景下(如水下)可继续提供精确导航和计时能力的低成本可靠系统。海军研究局指出,如果没有精确的导航和计时技术作为GPS的替代,军事行动可能会面临风险。海军研究局导航和计时技术项目旨在为海军飞机、水面战舰、潜艇、无人潜航器和固定设施开发一种不依赖GPS信号的导航技术,提供更加精确、可靠和持续的低成本系统。
      测深技术主要研究湖泊和大洋底部的深度。水深图可为水面和水下安全导航提供支持,通常以等高线的方式表示海底地形和地貌。水深图可利用数字地貌模型和光线勾勒大洋深度和水下地形。(中国船舶工业综合技术经济研究院 程之年)I


    2楼2013-11-01 23:08
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      【美国成功研制长距离航行的无人潜航器】
      [据海上力量网2013年10月30日报道] 美国无人潜航器(UUV)制造商金枪鱼公司今日宣布,在海军研究实验室(NRL)的帮助下,该公司Reliant无人潜航器已成功完成从波士顿到纽约的长距离航行任务,总计时间超过100小时。
      连续多日的任务旨在验证UUV的自主性和动力配置。此次续航性试验突破了传统UUV的航行极限,提高了UUV的续航性,为无人潜航器的新应用提供了可能。
      Reliant型UUV基于“金枪鱼—21”型UUV设计,搭载低频宽带声纳,是“刀鱼”水面反水雷UUV的原型样机,采用光纤陀螺惯性导航系统,辅以GPS和多普勒计程仪,可实现水下航行时的精确导航。
      Reliant型UUV基于金枪鱼公司的模块化设计,可轻松更换有效载荷或添加额外能源模块,使无人潜航器电量约达40千瓦时,该配置仅需数天时间完成装配。
      Reliant型UUV从波士顿港口水深10米处出发,以平均时速25海里航行,每20公里更新一次GPS导航数据。试验团队通过卫星系统接收无人潜航器状态。本次试验非常成功,Reliant无人潜航器全程自主航行,经过500多公里和109小时后,Reliant到达纽约港,其电量还剩10%。(中国船舶信息中心 杨清轩)I


      3楼2013-11-01 23:12
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        【美国成功研制长距离航行的无人潜航器】


        [据海上力量网2013年10月30日报道] 美国无人潜航器(UUV)制造商金枪鱼公司今日宣布,在海军研究实验室(NRL)的帮助下,该公司Reliant无人潜航器已成功完成从波士顿到纽约的长距离航行任务,总计时间超过100小时。
        连续多日的任务旨在验证UUV的自主性和动力配置。此次续航性试验突破了传统UUV的航行极限,提高了UUV的续航性,为无人潜航器的新应用提供了可能。
        Reliant型UUV基于“金枪鱼—21”型UUV设计,搭载低频宽带声纳,是“刀鱼”水面反水雷UUV的原型样机,采用光纤陀螺惯性导航系统,辅以GPS和多普勒计程仪,可实现水下航行时的精确导航。
        Reliant型UUV基于金枪鱼公司的模块化设计,可轻松更换有效载荷或添加额外能源模块,使无人潜航器电量约达40千瓦时,该配置仅需数天时间完成装配。
        Reliant型UUV从波士顿港口水深10米处出发,以平均时速25海里航行,每20公里更新一次GPS导航数据。试验团队通过卫星系统接收无人潜航器状态。本次试验非常成功,Reliant无人潜航器全程自主航行,经过500多公里和109小时后,Reliant到达纽约港,其电量还剩10%。(中国船舶信息中心 杨清轩)I


        通过百度相册上传4楼2013-11-01 23:14
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