Господството на GPS системите
Точността на определяне на пътя в сантиметров мащаб произтича от технологията в милиметри. Тази година две компании представиха нови навигационни системи с жироскоп върху чип. Те позволяват прецизно проследяване на посоката и разстоянието без сателитни сигнали.
Такава инерционна навигация е все по-важна днес, тъй като GPS е податлив на заглушаване и подправяне. Това може да наруши навигацията или да предостави подвеждащи данни за местоположението. Тези проблеми са добре документирани в зони на конфликт, включително Украйна и Близкия изток, където военните операции са изправени пред значителни GPS смущения. За дронове, които разчитат на GPS при позициониране, загубата на сигнал може да бъде катастрофална, оставяйки ги неспособни да навигират.
Оптични жироскопи
Оптичните жироскопи отдавна се разглеждат като алтернативна навигационна технология на сателитните глобални навигационни системи. Устройства с по-големи размери като пръстеновидни лазерни жироскопи съществуват от 70-те години на миналия век. Въпреки това, свиването им до размер на чип е трудно постижимо.
Оптичните жироскопи, произведени в средата на 70-те години на миналия век, срещат трудности при поддържането на необходимата сила на оптичния сигнал за прецизно отчитане на въртенето. Смаляването им само влошава съотношението сигнал/шум. Повечето микроелектронни устройства следват пътя на миниатюризация, описан от закона на Мур. Базираните на светлина жироскопи остават големи, обемисти и жадни за енергия.
През 2018 г. учените описват как са създали жироскоп в твърдо състояние. Той е достатъчно малък, за да се побере на оризово зърно. Подобно на оптичните жироскопи, появили се преди него, този използва ефекта на Sagnac. Този принцип е демонстриран за първи път през 1913 г. от френския физик Жорж Саняк.
Ефектът Sagnac
Ефектът Sagnac възниква, когато лъч светлина се раздели на две и се изпрати в противоположни посоки по кръгова пътека. Ако устройството се върти, единият лъч достига детектора преди другия. Това позволява прецизно измерване на ъгъла на завъртане. Тъй като този метод не разчита на външни сигнали, той е имунизиран срещу електромагнитни смущения, вибрации и кибератаки. Това го прави идеално решение за приложения, при които GPS е ненадежден или напълно отхвърлен.
Чрез въвеждането на техника за елиминиране на шума учените успяват да създадат оптичен жироскоп, който е една–петстотни от размера на наличните в търговската мрежа фиброоптични жироскопи и сравним по отношение на чувствителността.
Anello и OSCP влизат на пазара
Anello Photonics и OSCP сега се стремят да прекроят навигационния пазар със своите системи, базирани на жироскоп. Те са въвели допълнителни усъвършенствания, които позволяват повече миниатюризация, без да намаляват ефективността. Вълноводите от силициев нитрид с ниски загуби позволяват на светлината да циркулира по-дълго в жироскопа. Това подобрява силата на сигнала и намалява натрупването на грешки. Техниките на Anello допълнително потискат други източници на шум, така че по-малък вълновод, съдържащ по-малко светлина и по-слаб сигнал е достатъчен за точно отчитане на въртенето.
OSCP също прави крачки в миниатюризираните навигационни технологии. На CES 2025, основателят и главен изпълнителен директор на OSCP представи модернизиран мултижироскоп IMU. Той е наполовина по-малък от своя предшественик.
IMU на Anello и OCSP са проектирани да работят заедно с GPS, като непрекъснато наблюдават входовете за местоположение. Ако бъде открита GPS намеса, изкуственият интелект в системата на всяка компания автоматично прехвърля навигационния контрол към жироскопите.
Най-новата система на Anello е проектирана специално за безпилотни подводни и надводни превозни средства, работещи в необятността на открития океан, където няма ориентири, които да подпомагат навигацията. Грешката в местоположението на устройството Anello е повече от 3 или 4 процента от изминатото разстояние. В бъдеще ще разполагаме с миниатюризирани жироскопи, които могат да бъдат вградени в ръчни устройства.
