Научная группа Рязанского агротехнологического университета разработала уникальную технологию. Ее принципы еще нигде в мире не реализованы, а ее внедрение, скорее всего, позволит очень сильно изменить цивилизацию, разумеется, в лучшую сторону.
Речь идет о методе бесспутниковой сверхточной навигации на местности. Не секрет, что эпоха GPS, Глонасс и других комплексов глобального позиционирования, в которой мы сейчас живем, приучила подавляющее большинство автомобилистов и просто обладателей смартфонов к тому, что теперь, где бы кто ни очутился, он сможет точно узнать свое местоположение. На орбите равномерно расположены десятки геостационарных спутников. Они сохраняют неподвижность относительно каждой точки земной поверхности. Это и называется геостационарностью. Поскольку первая космическая скорость для всех тел возле планеты одинакова – около 8 километров в секунду, то для достижения требуемого эффекта надо удалить спутники на высоту более тридцати пяти с половиной тысяч километров от земной поверхности, иначе они будут обгонять то место на планете, над которым им положено зависать.
Система эта сложная и очень дорогостоящая, о чем говорит тот факт, что нигде в мире подобные проекты не являются частными, а осуществляются исключительно при поддержке заинтересованных в этом и государственных структур.
Новый взгляд
Казалось бы, основные подходы и принципы навигации незыблемы, и ничего не остается, кроме как вкладывать большие деньги в космос, причем постоянно, поскольку спутники штатно выходят из строя и через известные промежутки времени требуют замены. Но есть выход даже из такой ситуации.
Группа ученых и инженеров из Рязани придумала, как можно не только дешево и эффективно решить проблему, но и создать систему, альтернативную навигации.
Бесспутниковая навигация как принцип существует достаточно давно. И даже есть спортивная дисциплина, которая так и называется «ориентирование на местности». Если есть карта, компас и часы, то можно достаточно точно определить свое местоположение… если только одним этим все время и заниматься. Но в XXI веке есть дела поинтересней, а всем остальным должна заведовать автоматика. Так как же совместить процесс нахождения себя без спутника и современную электронику? На этот вопрос дает ответ научная группа инженерного факультета Рязанского государственного агротехнологического университета, работающая под руководством профессора Аркадия Анатольевича Симдянкина.
Как известно, все системы спутниковой навигации имеют существенные недостатки – это высокая стоимость создания спутниковой группировки и ее обслуживания (с необходимостью постоянной замены входящих в нее элементов) и создания, обслуживания наземных станций управления, сложность архитектуры и высокие требования к вычислительным мощностям применяемой аппаратуры. Ситуацию осложняет сравнительно большая погрешность позиционирования, в первую очередь, быстро движущегося транспорта из-за запаздывания обработки информации получаемых сигналов от спутника, которые впоследствии обрабатываются наземным центром и передаются на бортовой компьютер транспортного средства. Поиск сигналов спутников и синхронизация занимают довольно много времени, особенно если пользователь находится в окружении железобетонных высотных зданий. Не стоит сбрасывать со счетов также зависимость от погодных условий, состояния атмосферы в части электромагнитных возмущений техногенного и природного характера, активности Солнца, а также прямой видимости отслеживаемого объекта.
– Нам пришла в голову идея создать дешевый наземный аналог. Его работа основана на распознавании радиометок, – говорит Аркадий Симдянкин. Суть предложения состоит в следующем: на дорожных знаках, светофорах, столбах, деревьях, зданиях и сооружениях, а также других искусственных и подходящих для этого объектах неживой природы устанавливаются радиочастотные метки, координаты которых заранее определены, при этом транспортное средство оборудовано радаром-считывателем информации с меток, передающим ее на электронную карту местности, сформированную заранее на основе спутниковых снимков, с дополнительно отмеченными на ней координатами всех меток местности – города, деревни, поселка, направления, дороги, маршрута. На карте происходит сопоставление данных определенной радаром-считывателем в настоящий момент метки с данными, имеющимися на карте и/или находящимися в базе данных. После чего изображение визуализируется для пользователя с отметкой расположения в определенной точке улицы, дороги, маршрута, направления. Прокладывание маршрута движения относительно уже установленных координат осуществляется соединением ближайших меток от пункта «А», в котором находится пользователь, до выбранного на карте пункта «Б», определяемого ближайшим к нему объектом с установленной на нем меткой, путем включения меток между ними вдоль дорог, направлений или маршрутов с выбором минимального расстояния между пунктами «А» и «Б». Точность достижения объекта будет определяться близостью к нему метки и плотностью таких меток на местности рядом с выбранным объектом.
Предложенная рязанскими учеными система очень хорошо укладывается в концепцию развития беспилотного автотранспорта. Дело в том, что спутниковая навигация не может обеспечить такую высокую точность ориентации, чтобы беспилотный автомобиль мог спокойно лавировать по городским улочкам или вовремя сворачивать с трассы на крутом повороте. Точность «спутника» с погрешностью в пару метров требует дополнительных радаров, которые зашумляют радиоэфир. Новая система предполагает только один радар, ориентированный на считывание меток, которые могут быть закреплены в том числе и на автомобилях, неся в себе соответствующую информацию. Предложенная система навигации гораздо точнее спутниковой, не зависит от погодных условий, а в некоторых случаях для предельной точности, если таковая потребуется, метки можно продублировать много раз, и тогда координаты определятся с сантиметровым допуском.
В метки можно записать дополнительную информацию, которая не даст беспилотнику ездить по тротуарам, трамвайным линиям, заезжать «под кирпич», ограничит скорость ровно там, где нужно, и многое другое, зато позволит точно находить нужный подъезд дома или парковочную точку.
Акты вандализма также исключены, ведь радиометки можно расположить на недоступной высоте да еще и замаскировать.
Оборонный и денежный факторы
Однако дальше патентования дело пока не идет, поскольку упирается в финансирование. Хотя много средств не требуется благодаря новым технологиям производства простейших RFID-меток. Если десяток лет назад каждую метку надо было производить методом набивки на станке, то сейчас специальные принтеры просто ее распечатывают, и она сразу же готова для установки. Для такого города, как Рязань, можно быстро изготовить сотни тысяч меток. Их размещение и программирование, вполне возможно, обойдется дешевле, чем работы по покраске бордюров. Львиная доля расходов нужна на разработку технологии в деталях.
Проект интересен еще и тем, что он позволяет применять метки не только в режиме мирной гражданской жизни, но и в военном ключе. К примеру, сигналы спутниковой навигации существуют для всех, но метки можно оперативно перепрограммировать таким образом, что они станут видны только «своим». После этого останется заглушить глобальный спутниковый сигнал на конкретной территории, и противник остается вообще без навигации в чужом для себя пространстве. Само по себе резервирование системы автоматической навигации очень полезно при любых сценариях.
Кто кого обгонит?
Пока ясно одно. Кто первый внедрит альтернативную, бесспутниковую систему навигации в любых масштабах – тот оседлает одну из принципиальных технологий стремительно наступающего будущего. И тогда выяснится, есть ли в этом будущем место отечественным технологиям, или снова придется признать превосходство западных партнеров.
Купить электронную копию газеты