Le nouveau système de navigation fonctionne même en cas de panne du GPS

Un nouveau système de navigation qui suit les particules subatomiques bombardant constamment la Terre pourrait nous aider à nous déplacer à l’intérieur, sous terre et sous l’eau – tous les endroits où le GPS échoue.

Le défi: Le GPS (Global Positioning System) est un groupe de 31 satellites, transmettant en permanence des signaux radio à environ 12 500 milles au-dessus de la surface de la Terre. Les récepteurs des téléphones, des voitures, des avions et des navires utilisent ensuite les données des signaux de plusieurs satellites pour calculer leur propre emplacement sur Terre.

Alors que le GPS a révolutionné le transport de surface, les signaux satellites peuvent se refléter sur des surfaces solides, rendant le système de navigation incapable de localiser avec précision les emplacements des récepteurs à l’intérieur, sous terre et sous l’eau.

Les signaux GPS peuvent également être brouillés ou usurpés – les militaires et les cybercriminels peuvent en profiter pour casser le système GPS ou amener les récepteurs à afficher des informations inexactes.

Navigation cosmique : Des chercheurs de l’Université de Tokyo ont maintenant développé un nouveau type de système de navigation dans lequel les récepteurs détectent les muons – des particules subatomiques créées par des collisions entre les rayons cosmiques et les particules de l’atmosphère terrestre – plutôt que les signaux des satellites.

“Les muons des rayons cosmiques tombent de manière égale sur la Terre et voyagent toujours à la même vitesse, quelle que soit la matière qu’ils traversent, pénétrant même des kilomètres de roche”, a dit Chercheur Hiroyuki Tanaka.

“Maintenant, en utilisant des muons, nous avons développé un nouveau type de GPS, que nous avons appelé le système de positionnement muométrique (muPS), qui fonctionne sous terre, à l’intérieur et sous l’eau”, a-t-il poursuivi.

Le récepteur peut être localisé en regardant la distance qui le sépare de plusieurs détecteurs de référence.

Comment ça fonctionne: Le système muPS nécessite un récepteur et plusieurs “détecteurs de référence” positionnés au-dessus. Le temps qu’il faut aux muons pour traverser un détecteur de référence et atteindre le récepteur peut être utilisé pour déterminer la distance qui les sépare.

L’emplacement du récepteur peut alors être triangulé en regardant la distance entre celui-ci et plusieurs détecteurs de référence.

La première itération de l’équipe UTokyo de leur système de navigation, dévoilée en 2020a été conçu pour surveiller l’évolution des fonds marins et, grâce à des simulations informatiques, ils ont démontré qu’il était possible de déterminer les coordonnées d’un récepteur sous-marin.

Le récepteur devait cependant être connecté à une station au-dessus de l’eau via un fil, ce qui limitait son mouvement.

Dans leurs dernière étudepublié dans iScience, l’équipe a présenté une version sans fil de la technologie, qu’elle appelle le “système de navigation sans fil muométrique” (MuWNS).

Cette fois, ils ont placé leurs détecteurs de référence au sixième étage d’un immeuble. Une personne tenant un récepteur a ensuite parcouru les couloirs du sous-sol, et grâce aux mesures des détecteurs de référence et du récepteur, les scientifiques ont pu recréer leur chemin.

L’eau froide : Le nouveau système de navigation ne fonctionnait pas en temps réel et il reste encore beaucoup à faire en termes de précision.

“La précision actuelle de MuWNS est comprise entre 2 mètres et 25 mètres, avec une portée allant jusqu’à 100 mètres, en fonction de la profondeur et de la vitesse de la personne qui marche”, a déclaré Tanaka. “[This] est encore loin d’un niveau pratique. Les gens ont besoin d’une précision d’un mètre.

Regarder vers l’avant: Tanaka croit incorporer horloges atomiques à l’échelle de la puce (CSAC) dans MuWNS permettra des mesures en temps réel avec une précision d’un mètre, mais la technologie est actuellement hors de portée même de son équipe.

“Les CSAC sont déjà disponibles dans le commerce et sont deux ordres de grandeur meilleurs que les horloges à quartz que nous utilisons actuellement”, a-t-il expliqué. “[T]hé sont trop chers pour que nous les utilisions maintenant, mais je prévois qu’ils deviendront beaucoup moins chers à mesure que la demande mondiale de CSAC pour les téléphones portables augmentera.

Si les CSAC deviennent courants dans les téléphones et autres technologies grand public, les autres composants nécessaires au MuWNS peuvent déjà être suffisamment petits pour tenir dans les appareils. Cela signifie qu’il pourrait un jour être courant d’emporter un récepteur détecteur de muons partout où nous allons.

Cela pourrait être extrêmement utile à la suite de catastrophes dans lesquelles des personnes sont piégées sous terre ou dans des décombres. Comme Tanaka l’a dit à Freethink, faire voler des drones équipés de détecteurs de référence au-dessus de la zone pourrait permettre aux premiers intervenants d’identifier les emplacements des téléphones portables enterrés – et les personnes qui les portent – avec une précision centimétrique.

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