澳大利亚Q-CTRL公司开发了新型量子导航系统比传统 GPS 精确 50 倍

摘要：图1.试验中使用的 MagNav 系统的系统架构。紫色边框表示 Q-CTRL 生产的组件。黑色边框表示包含第三方组件（例如“经典”矢量磁通门磁力仪）。我们的测试系统包含一个 INS，但您可以选择将其替换为直接来自飞行器飞行管理系统的馈送。在下面介绍的飞行测试中

图1.试验中使用的 MagNav 系统的系统架构。紫色边框表示 Q-CTRL 生产的组件。黑色边框表示包含第三方组件（例如“经典”矢量磁通门磁力仪）。我们的测试系统包含一个 INS，但您可以选择将其替换为直接来自飞行器飞行管理系统的馈送。在下面介绍的飞行测试中，我们利用不同的空速传感器输入作为系统验证的一部分；最终的 GNSS 拒绝性能将仅包含来自机载空速传感器的信号。地面试验中使用的 INS 没有速度辅助源。

总部位于澳大利亚悉尼的量子基础架构软件制造商 Q-CTRL 公司的一个研究团队宣布，其新开发的名为 “Ironstone Opal ”的量子导航系统已成功演示。

该小组撰写了一篇论文，介绍了他们的系统是如何工作的，以及与目前可用的备份 GPS 系统的测试结果如何，并将其发布在 arXiv 预印本服务器上。

随着私人和军用车辆及飞机对全球定位系统导航功能的出现和依赖，各国政府逐渐认识到这种系统的脆弱性。系统故障可能导致司机被困，飞行员争相使用过时的系统，军事资产部署困难重重。正因为如此，世界各地的科学家一直在寻找合理的备用系统，甚至是全球定位系统的可能替代品。

在这项新的工作中，Q-CTRL 的团队开发了这样一种备份系统，并声称在某些情况下，它比目前可用的任何其他备份 GPS 都要精确 50 倍。

图2.(a) 示意图显示了试飞飞机上的仪器布局。Q-CTRL 量子磁力仪安装在高噪声位置的内部。为了获取地面真实情况并进行比较，在外部放置了额外的磁力仪。皮托管为 INS 辅助提供了标量速度输入。(b) 单个共线 Q-CTRL 标量量子磁力仪的照片，旁边放着一枚 25 美分硬币，以直观地了解其规模。(c) 用于试验的 Cessna 208B Grand Caravan。(d) 飞机内部 Q-CTRL 传感器组件、电源、控制电子设备和记录设备的定位。这是一种用于测试和验证的三重冗余配置；单个标量/矢量磁力仪对构成了完整的 MagNav 硬件系统。虚线框显示了一种潜在的最小配置，由一台 Q-CTRL 标量磁强计、一台磁通门矢量磁强计和辅助控制电子设备组成，总体积为 4.2 升。地面试验中也采用了捷联配置运行的相同机载系统。

新系统 “Ironstone Opal ”使用的量子传感器非常灵敏，可以利用地球磁场对物体进行精确的自我定位。Q-CTRL 的团队注意到，磁场会随着相对于地球的位置而变化。为了利用这一点，他们制造了能够精确读取磁场的传感器，然后使用基于人工智能的软件，以与 GPS 相同的方式给出 X 和 Y 地理坐标。

研究人员指出，他们的系统是被动的，这意味着它不会发出可能被其他设备 “听到 ”的信号，也不会受到干扰。他们还指出，他们的软件系统可以过滤掉携带传感器的车辆或飞机产生的噪音。他们指出，该系统体积小，可以安装在任何汽车、卡车或其他陆地车辆上，也可以安装在无人机和其他飞机上。

研究人员称，对该系统进行的地面测试表明，它的精确度是其他任何 GPS 后备系统的 50 倍。在空中，该系统的精确度是其他备份系统的 11 倍。