磁導航信號利用人工智能算法分離并消除自身磁場帶來的測量誤差

近年來，隨著反衛(wèi)星、電磁干擾等技術的發(fā)展，美國軍方越來越懷疑其嚴重依賴的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）在關鍵時刻是否有效，并一直希望找到一種替代方案。據(jù)美國Defense one網(wǎng)站近日報道，美國空軍聯(lián)手麻省理工學院正在研究利用地球磁場為飛機等軍用載具提供導航。該技術一旦成功，將成為GPS最可靠的“備胎”。

眾所周知，地球存在磁場，正如不同地區(qū)地形各異，地表不同位置的磁場數(shù)據(jù)也各不相同。目前各國已對地球磁場進行了較為精確的測量，并繪制了覆蓋全球的磁場地圖，科學家們稱之為“磁異常圖”。地磁導航系統(tǒng)正是通過測量所處位置的磁場數(shù)據(jù)，與磁場地圖對比以確定自身位置。

2017年，美國空軍理工學院助理教授阿倫·坎西亞尼實驗證明，在飛機上用磁傳感器測量地磁場數(shù)據(jù)實現(xiàn)導航目的，具備一定的可行性。但是，由于地磁場強度較低，在“微（百萬分之一）特斯拉量級”，飛機本身電子系統(tǒng)等產生的磁場會嚴重干擾磁傳感器的測量效果，從而影響導航的精確性。

為了解決這一問題，今年7月底，“美國空軍—麻省理工學院人工智能加速器”聯(lián)合研究團隊發(fā)起了“磁導航信號增強挑戰(zhàn)賽”，在開源研究社區(qū)GitHub撒下“英雄帖”，征集技術方案，希望利用人工智能算法分離并消除飛機等載具自身磁場帶來的測量誤差。

作為挑戰(zhàn)賽的一部分，美國空軍在GitHub上共享了部分數(shù)據(jù)，這種做法非比尋常。美國空軍情報局負責人工智能的副局長邁克爾·坎南說，一般情況下，“政府不會想放棄數(shù)據(jù)”。按照協(xié)議，參與挑戰(zhàn)賽的研究人員必須將數(shù)據(jù)用于研究目的。

據(jù)悉，地球磁場的測量精度有望達到10米左右，而GPS的精度約為3米。但相比脆弱的GPS，地磁導航非常穩(wěn)定，幾乎不可能被干擾，更不可能被摧毀。聯(lián)合研究團隊中的戴維·雅各布空軍少校稱，鑒于地球及其磁場的大小，只有核爆炸規(guī)模的干擾才能影響到地磁信號，即便如此，“你同樣可以使用機器學習算法來消除這些干擾”。

總編輯圈點

創(chuàng)建于1980年代后期的GPS，幾乎發(fā)展成全美國人生活必不可少的一部分。美空軍一直暗暗擔心，在戰(zhàn)時其GPS衛(wèi)星會成為敵方首要打擊目標，這才卯上勁地研發(fā)新一代全球定位系統(tǒng)。替代方案其實有很多種，比如量子鐘、慣性導航、六分儀導航等等，不過，利用地球磁場進行定位是最被看好的——因為這種磁場系統(tǒng)不但不依賴衛(wèi)星，甚至都不需要地理圖示，很難被干擾。這個替代方案落實后，一旦美軍最擔心的情況成真，他們也不至于被迫使用上一代不甚精確的定位系統(tǒng)。
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