麻省理工開發(fā)以聲音為動力的水下GPS系統(tǒng) 可開啟海洋探索之路
麻省理工學(xué)院(MIT)的科學(xué)家們開發(fā)出了一種聲學(xué)系統(tǒng),它的作用就像一個水下GPS,但卻不需要電池來操作。水下反向散射定位(UBL)系統(tǒng)通過反射調(diào)制的音頻信號來產(chǎn)生二進(jìn)制脈沖。GPS導(dǎo)航已經(jīng)非常成功。除了幫助駕車者從A點(diǎn)到B點(diǎn),這項(xiàng)技術(shù)還發(fā)現(xiàn)了令人困惑的各種應(yīng)用,從戰(zhàn)場到倉庫。 ![]() 然而,GPS無法進(jìn)入水下工作。這是因?yàn)樗畷璧K和分散GPS所依賴的無線電波,使其失去作用。這也是為什么潛艇使用聲納而不是雷達(dá)來探測周圍環(huán)境的原因。雷達(dá)波束在幾碼之內(nèi)就會被吞噬,而聲學(xué)信號在合適的條件下可以傳播數(shù)千英里。 根據(jù)MIT科學(xué)家們的說法,使用聲學(xué)來創(chuàng)建相當(dāng)于全球定位系統(tǒng)的水下信號發(fā)生器的問題是,聲學(xué)信號發(fā)生器非常耗電。這對于核潛艇來說可能并不重要,但對于那些依靠電池執(zhí)行任務(wù)的小型設(shè)備,比如追蹤動物,這可能是一個真正的問題。 為了幫助克服這個問題,MIT研究人員在海軍研究辦公室的支持下,轉(zhuǎn)向了壓電材料,這種材料在機(jī)械應(yīng)力下產(chǎn)生電荷,包括受到聲波的影響。對于UBL系統(tǒng),該團(tuán)隊(duì)使用壓電傳感器選擇性地將從環(huán)境中發(fā)出的聲波反射回來作為反向散射,同時將聲波本身作為動力源。然后,這些聲波以二進(jìn)制模式被接收器接收,1為反射聲波,0為未反射聲波。 這種二進(jìn)制信號使得UBL系統(tǒng)能夠攜帶信息,通過計時來確定聲波從傳感器上反射出來,然后返回觀測裝置所需的時間,從而進(jìn)行位置固定。然而,該團(tuán)隊(duì)指出,水下環(huán)境極為復(fù)雜,聲波會在海面和海底反彈。尤其是在淺水區(qū),回彈信號比較強(qiáng),這就更難了。 |