Technologia, która opiera się na sygnałach radiowych transmitowanych przez satelitę, zmieniła świat. System GPS jest na dzień dzisiejszy wpisany w większość dziedzin naszego życia, a w części z nich stał się wręcz nieodzowny. Zaskakujący zatem jest fakt, że tak funkcjonalne rozwiązanie obejmuje zaledwie 1/4 naszej planety, zatrzymując się na powierzchni. Oceany nadal bronią dostępu do podwodnego świata.

System podwodnej lokalizacji wstecznego rozproszenia UBL. Naukowcy z MIT opracowali nawigację opartą na systemie, który zamiast emitować własne sygnały akustyczne, odbija modulowane sygnały ze swojego otoczenia. W swoich badaniach poszli o krok dalej , i wyposażyli podwodną nawigację w niekonwencjonalne zasilanie, czyli opracowali podwodny GPS bez typowej baterii.

Zdaniem naukowców, wykorzystanie akustyki w podwodnej nawigacji wiąże się z generatorami sygnału, które są bardzo energochłonne. O ile w przypadku dużych jednostek pływających może to nie mieć znaczenia, to dla małych urządzeń zasilane bakteryjnie może stanowić prawdziwą przeszkodę w zastosowaniu.

Szukając rozwiązania problemu zasilania, naukowcy zastosowali materiały piezoelektryczne. Wykonane z nich czujniki umożliwiają wykorzystanie ładunku do selektywnego odbijania niektórych fal dźwiękowych z powrotem do otoczenia. Fale te są odbierane przez odbiornik jako wzór binarny, przy czym 1 to fale odbite, a 0 to fale nieodbite.

Sygnał binarny pozwala na przenoszenie różnych informacji np. stopnia zasolenia czy temperatury, może również posłużyć do ustalenia lokalizacji poprzez określenie czasu, w jakim fala dźwiękowa odbije się i powróci do odbiornika.

Niestety, pod wodą problem staje się bardziej skomplikowany, ponieważ fale akustyczne przemieszczają się między powierzchnią a dnem morskim, przy czym na płytkich wodach sygnały te są mocniejsze. Aby zapobiec zakłócaniu sygnałów, zastosowano dodatkowo “przeskakiwanie częstotliwości“.

Wysyłanie sekwencji sygnałów o różnych częstotliwościach następuje według wzoru, dzięki czemu powracają do odbiornika w różnych fazach. Połączenie danych czasu i fazy pozwala na spowolnienie transmisji sygnałów w płytkiej wodzie, tak aby echo wygasło i nie nastąpiła interferencja.

Wszystkie dotychczasowe testy UBL przeszedł pomyślnie, również na płytkich wodach, gdzie udało się oszacować odległości z dokładnością do prawie 50 cm. Kolejne prace obejmują zwiększenie zasięgu UBL w terenie.

źródło: MIT