Інженери з Токійського університету розробили новий тип навігаційної системи — мюометричну систему позиціонування (muPS). Вона працює під землею, в приміщенні і під водою. Розробка допоможе при проведенні рятувальних робіт, підземних і підводних досліджень.
Дослідники вперше використовували надшвидкі субатомні частинки, мюони, для бездротового переміщення під землею. Використовуючи наземні станції виявлення мюонів, синхронізовані з підземним приймачем, інженери розрахували положення приймача в підвалі шестиповерхового будинку.
Ілюстрація експерименту. Зображення: Hiroyuki K.M. Tanaka et al, iScience
Вчені використовували високоточні кварцовий годинник для синхронізації наземних станцій з приймачем. Чотири параметри, що надаються опорними станціями, і синхронізовані годинником, використовувані для вимірювання «часу польоту» мюонів, дозволяють визначити координати приймача.
Щоб перевірити навігаційні можливості нової системи, еталонні детектори були розміщені на шостому поверсі будівлі, а «навігатор» переніс приймальний детектор на цокольний поверх. Дослідники переміщали детектор по коридорах підвалу. Замість навігації в реальному часі в експерименті дослідники використовували зібрані дані для розрахунку маршруту і підтвердження шляху, який вони пройшли.
Порівняння точності, переваг і недоліків різних технологій для навігації. Зображення: Hiroyuki K.M. Tanaka et al, iScience
Аналіз показав, що поточна точність запропонованої системи становить від 2 до 25 м з діапазоном до 100 м і змінюється в залежності від глибини і швидкості руху. Ці результати відповідають точності позиціонування GPS на поверхні Землі. Поліпшення синхронізації часу дозволить підвищити точність до одного метра.
В майбутньому запропоновану технологію можна буде використовувати для навігації роботів, що працюють під водою, або для управління автономними транспортними засобами під землею. Крім атомного годинника, всі інші електронні компоненти MuWNS можуть бути мініатюризовані. Дослідники планують створити досить маленький пристрій, щоб його можна було інтегрувати в портативні пристрої, наприклад, смартфони.