Токийский университет разрабатывает технологию навигации с использованием мюонов
Токийский университет объявил 24 ноября о разработке нового навигационного системы "MuWNS-V", которая использует мюоны - частицы с высокой проникающей способностью. Эта технология предназначена для использования внутри помещений и подземных пространствах, где GPS не работает. Точность новой системы увеличена на два порядка и достигает уровня сантиметров.
Улучшение технологии синхронизации времени
Вместе с этим было объявлено об улучшении технологии синхронизации времени "Cosmic Time Synchronizer (CTS)", которая использует космические лучи. Диапазон синхронизации этой технологии увеличен на порядок.
Принцип работы навигации на мюонах
Мюоны - это вторичные частицы, образующиеся при взаимодействии космических лучей, ускоренных в результате событий высокой энергии, таких как взрывы сверхновых, с атмосферой Земли. У мюонов высокая проникающая способность, они могут проникать через любые искусственные структуры почти со скоростью света в вакууме, достигая даже глубоких подземных уровней. Это позволяет точно измерять расстояние между детектором и объектом, даже если между ними находится препятствие, измеряя время полета мюона. Технология muPS использует эту проникающую способность мюонов.
Улучшение технологии muPS
В начальной стадии разработки технологии muPS, для измерения времени полета между детектором и приемником использовался кабель, что существенно ограничивало свободу навигации. Второе поколение системы "MuWNS" было разработано для реализации беспроводной синхронизации времени между детектором и приемником, устанавливая высокоточные часы на приемном детекторе.
Разработка третьего поколения системы
Однако современные технологии практически не позволяют стабильно работать часам с точностью менее 1 наносекунды в течение нескольких месяцев, поэтому в системе MuWNS не удалось достичь точности определения местоположения на уровне сантиметров (мюон проходит 30 см за 1 наносекунду). В связи с этим, исследовательская группа решила разработать третье поколение системы с еще большей точностью.
Успехи в разработке третьего поколения системы
В ходе исследований была разработана технология для точного определения позиции точки пересечения траектории мюона и приемного детектора, определяя точный вектор направления мюона и начальную точку вектора с использованием детектора с очень высоким угловым разрешением. Это позволило успешно разработать третье поколение системы - MuWNS-V. Точность навигации этой системы улучшилась с 2-14 метров до 3,9 см.
Применение технологии muPS
До сих пор не существовало беспроводной технологии навигации, которая могла бы предоставить абсолютные координаты с точностью до сантиметров внутри помещений или под землей. С разработкой MuWNS-V это стало возможным, что открывает путь для внедрения этой технологии в высокоточные роботы для автономного перемещения внутри помещений и под землей. Исследовательская группа планирует провести демонстрации с использованием роботов с автономным перемещением, оснащенных MuWNS-V, в качестве следующего шага.
Возможности технологии CTS
В настоящее время, технология беспроводной передачи времени UTC (координированное всемирное время) с точностью менее 1 микросекунды ограничена технологией GPS. Однако сигнал GPS уязвим и подвержен подделке, что создает риски при его использовании в высокочастотной торговле, где компьютеры автоматически реализуют стратегии торговли акциями в очень короткие промежутки времени, такие как миллисекунды. В отличие от этого, CTS, разработанный с использованием разработанной технологии, может обеспечивать высокую точность и безопасность.