DARPA لإعادة اختراع نظام الملاحة GPS دون استخدام الأقمار الصناعية

كشفت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة عن خطتها للمستقبل ، وهي تحول ضخم ، تميزت بأهداف جديدة في أربعة مجالات رئيسية. يمكن القول إن أكبر تغيير هو خطتها لإعادة اختراع أنظمة عسكرية معقدة وجعلها أكثر نمطية ، في محاولة لضمان 'التفوق في المجالات الجوية والبحرية والأرضية والفضائية والسيبرانية.' من بين التطورات المخطط لها أ نظام تحديد المواقع العالمي الجديد والملاحة والتوقيت (GPS) الذي لا يعتمد على الأقمار الصناعية ومقاوم للتشويش. وفقًا لوثيقة نُشرت يوم الخميس ، سيكون نظام DARPA الجديد أكثر تقدمًا مما لدينا الآن ، وسيتدفق في النهاية إلى سياراتنا وهواتفنا.

أولاً ، لنعد للحظة ونلقي نظرة على كيفية عمل أنظمة GPS الحالية. يعرف العديد من قراء 2007es.com هذا بالفعل ، لكن نظام الملاحة GPS في سياراتنا وهواتفنا يعتمد على ما كان في الأصل عملية عسكرية ، تمامًا مثل الإنترنت نفسه. طورت وزارة الدفاع الأمريكية لأول مرة نظام GPS قائم على الأقمار الصناعية ، وكان لديها نظام مبكر يسمى TRANSIT قيد التشغيل في عام 1960. وبحلول الثمانينيات ، كان الجيش قد صقل تقنيته تدريجيًا لدرجة أنه اعتمد على أقمار صناعية متعددة تدور حول الأرض.



يعتمد النظام على نظريات أينشتاين للنسبية الخاصة والعامة للعمل. يكتشف المكان الذي تستند إليه بناءً على الطوابع الزمنية للإشارة من عدد من الأقمار الصناعية ، بالإضافة إلى مدى تباعد تلك الأقمار عن بعضها البعض. وبهذه الطريقة ، يقوم النظام بتثليث موقعك على الأرض. لكن الساعات الموجودة على الأقمار الصناعية تتقدم أسرع قليلاً من تلك الموجودة على الأرض ، والساعات المتحركة أبطأ قليلاً من الساعات الثابتة. تفسر النسبية هذه الاختلافات ، والتي تصل إلى حوالي 38 ميكروثانية في اليوم - وهو مقدار ضئيل ، ولكنه يكفي لإساءة قراءة موقعك بالأميال.



بالمناسبة ، كان بإمكان التكنولوجيا الاستهلاكية استخدام نظام تحديد المواقع العالمي في ذلك الوقت أيضًا ، لكنها كانت نادرة ، لأنها مكلفة للغاية. بدأت مستقبلات GPS ، التي كانت ذات يوم عملاقة بحجم حقيبة الظهر ، في الانكماش بمرور الوقت مع تحسن التكنولوجيا. لكن السبب الحقيقي في عدم رؤيتك كثيرًا لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) قيد الاستخدام في الثمانينيات والتسعينيات هو أن الجيش قام عن عمد بتشويه البيانات التي يمكن للمدنيين رؤيتها ، مما جعلها غير دقيقة إلى حد كبير ، واحتفظت بأدق البيانات لنفسها.

جندي DARPA GPS

أحد جنود المشاة في الجيش الأمريكي يستخدم جهاز استقبال GPS (DAGR) لتوثيق موقعه خلال دورية راجلة في أفغانستان في عام 2010. (Credit: DARPA)



في عام 2000 ، وقع الرئيس كلينتون مشروع قانون يأمر الجيش بوقف تزوير بيانات الأقمار الصناعية للمدنيين. أدت هذه الخطوة على الفور إلى تحسين دقة أنظمة المستهلك الحالية بمعامل 10 ، وإفساح المجال لاعتماد مدني واسع النطاق لنظام الملاحة GPS. تضم شبكة اليوم عدة عشرات من أقمار GPS الصناعية الموجودة في الولايات المتحدة والتي تدور حول الأرض. يعزز نظام GLONASS الروسي الأحدث نظامنا والنظام الأوروبي GNSS نظام (جاليليو) قيد التطوير سيفعل ذلك أيضًا. تضمن الشبكة أن 24 قمراً صناعياً على الأقل تعمل في وقت واحد ، وأن ثلاثة على الأقل متاحة لأي طلب تحديد موقع لأي جهاز في جميع أنحاء العالم.

قد تبدو الأنظمة الأرضية كبديل جيد ، ولكن هناك عيوب. قد يتضمن تصميم واحدمئات الآلاف من أجهزة الإرسال، والتي سيكون من الصعب للغاية بناءها وصيانتها. الاحتمال الآخر هو نظام تحديد المواقع العالمي التفاضلي ، والذي يرى استخدامه حاليًا في بعض الإعدادات البحرية والبحرية ، ولكنه أيضًا عرضة للتشويش مثل نظام تحديد المواقع العالمي عبر الأقمار الصناعية. والآخر هو LORAN ، وهو نظام قائم على الراديو استخدم في الأصل في الحرب العالمية الثانية وشهد بعض الاهتمام المتجدد اليوم بفضل مقاومته للتشويش ، لكن دقته لم تكن جيدة أبدًا.

في الورقة ، تلمح DARPA إلى الكيفية التي ستطور بها نظام تحديد المواقع دون استخدام الأقمار الصناعية: 'إن الحاجة إلى أن تكون قادرًا على العمل بفعالية في المناطق التي يتعذر فيها الوصول إلى نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو التي لا يمكن الاعتماد عليها أو التي يُحتمل رفضها من قبل الخصوم قد خلقت طلبًا لدقة بديلة قدرات التوقيت والملاحة. لتلبية هذه الحاجة ، تستثمر DARPA في تقنيات جديدة جذريًا لديها القدرة على توفير معلومات عن الموقع والملاحة والتوقيت بجودة GPS للأنظمة العسكرية ، بما في ذلك أجهزة القياس بالقصور الذاتي الجديدة التي تستخدم قياس التداخل بالذرة الباردة ؛ جيروسكوبات ومقاييس تسارع وساعات بمقياس رقاقة ذاتية المعايرة ؛ والساعات الذرية ومصادر الميكروويف النابضة التي تعمل بالليزر. '



بالإضافة إلى أخبار GPS ، قالت DARPA أيضًا إنها تعيد التركيز على استخلاص الأفكار من مجموعات البيانات الضخمة ، بما في ذلك الدفاع الإلكتروني الآلي وتطوير أنظمة أكثر أمانًا مع ضمان الخصوصية. في عام 2014 ، افتتحت داربا مكتب التقنيات البيولوجية التابع لها للبحث في التقنيات العصبية والبيولوجيا التركيبية واعتراض انتشار الأمراض المعدية. كما أنه يضاعف من أبحاث فيزياء الكم ، ويبتكر مواد كيميائية ومواد جديدة.

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com