هذا العامشركتان-سانتا كلارا ، مقره كاليفورنيا أنيلو الضوئية ومقرها مونتريال فوتونيك سيليكون فوتونيك (OSCP)-يملك قدم جيروسكوب جديد-علىرقاقة أنظمة الملاحة ، السماح عنوان دقيق وتتبع المسافة دون إشارات الأقمار الصناعية.
هذا التنقل بالقصور الذاتي مهم بشكل متزايد اليوم ، لأن GPS عرضة التشويش و خداعوالتي يمكن أن تعطل التنقل أو توفير بيانات الموقع المضللة. تم توثيق هذه المشاكل بشكل جيد في مناطق الصراع ، بما في ذلك أوكرانيا و الشرق الأوسطحيث واجهت العمليات العسكرية تداخل كبير GPS. للطائرات بدون طيارالتي تعتمد على GPS لتحديد المواقع ، يمكن أن يكون فقدان الإشارة كارثية ، مما يجعلهم غير قادرين على التنقل وأحيانًا يؤدي إلى حوادث.
منذ فترة طويلة يُنظر إلى الجيروسكوبات البصرية على أنها تقنية تنقل بديلة لأنظمة الملاحة العالمية القائمة على الأقمار الصناعية. كانت الوحدات الكبيرة الحجم مثل جيروسكوب الدائري بالليزر موجودة منذ سبعينيات القرن العشرين. ومع ذلك ، فإن تقليص هذه الأجهزة إلى حجم الرقائق كان أسهل بكثير من القيام به.
واجهت الجيروسكوبات البصرية المنتجة التي تبدأ في منتصف السبعينيات صعوبات في الحفاظ على قوة الإشارة البصرية اللازمة لاستشعار الدوران الدقيق. تقليصهم جعل نسبة الإشارة إلى الضوضاء أسوأ فقط. لذلك ، نظرًا لأن معظم الأجهزة الإلكترونية الدقيقة اتبعت مسار التصغير الذي وصفه قانون مور ، ظلت الجيروسكوبات القائمة على الضوء كبيرة ، ضخمة ، وجائعة.
إذا كنت تقود 100 كيلومتر ، فسيكون قياس المسافة للنظام دقيقًا على بعد 100 متر ، أو 0.1 في المائة من المسافة المقطوعة. ” –ماريو بيانيشيا ، خاتم ضوئي
كانت هذه حالة الأشياء حتى Caltechأستاذ الهندسة الكهربائية والهندسة الطبية لكن الحاجيميري وقد حقق فريقه اختراقًا تغلب على القيود السابقة من الحجم والدقة. في 2018 ورقةوصفوا كيف أنشأوا جيروسكوب الحالة الصلبة صغيرة بما يكفي لتناسب حبة الأرز. مثل الجيروسكوبات البصرية التي ظهرت قبل ذلك ، استفاد هذا الجيروسكوب تأثير sagnacمبدأ أظهره الفيزيائي الفرنسي في عام 1913 جورج ساغناك.
يحدث تأثير sagnac عندما يتم تقسيم شعاع الضوء إلى قسمين وإرساله في اتجاهين متعاكسين على طول مسار دائري. إذا تدور الجهاز ، تصل إحدى الشعاع إلى الكاشف قبل الآخر ، مما يسمح بالقياس الدقيق لزاوية الدوران. نظرًا لأن هذه الطريقة لا تعتمد على الإشارات الخارجية ، فهي محصنة ضد التداخل الكهرومغناطيسي والاهتزاز والهجمات الإلكترونية عبر قناة اتصال مفتوحة – مما يجعله حلاً مثاليًا للتطبيقات التي لا يمكن الاعتماد عليها أو رفضها بالكامل.
من خلال إدخال تقنية للتخلص من الضوضاء ، تمكن Hajimiri وزملاؤه من إنشاء جيروسكوب ضوئي كان حجمه المائة من حجم الجيروسكوبات البصرية المتوفرة تجاريًا ومقارنة من حيث الحساسية.
هذا الجيروسكوب البصري بحجم الجيب القائم على الرقاقة من Anello Photonics هو بنفس الدقة مثل الإصدارات السائبة.أنيلو الضوئية
يدخل Anello و OSCP السوق
بعد أقل من عقد من اختراق Hajimiri ، تتطلع Anello Photonics و OSCP الآن إلى إعادة تشكيل سوق الملاحة من خلال أنظمتها القائمة على الجيروسكوب. لقد أدخلوا المزيد من التحسينات التي تسمح بمزيد من التصغير دون تقليل فعالية الجيروسكوب. تتيح أدلة الموجات على السيليكون ذات الخسارة المنخفضة من Anello الضوء على الضوء لفترة أطول داخل الجيروسكوب ، مما يؤدي إلى تحسين قوة الإشارة وتقليل تراكم الأخطاء. تقمع تقنيات Anello من مصادر الضوضاء الأخرى ، وبالتالي فإن الدليل الموجي الأصغر الذي يحمل الضوء أقل – وبالتالي إشارة خافتة – لا تزال كافية لقراءات الدوران الدقيقة.
يقول ماريو بانيشيا ، الرئيس التنفيذي لشركة Anello ، تم عرضه في CES في عام 2024 وفي وقت سابق من هذا العام. يوضح Paniccia أن وحدات القياس بالقصور الذاتي لشركته (IMUS) ، والتي تتكون من ثلاثة جيروسكوبات تعتمد على الرقائق ومكونات إضافية ، تتناسب مع راحة يد الشخص. وهي توفر دقة عالية لتطبيقات متعددة ، بما في ذلك الزراعة ، حيث يجب أن تحافظ الجرارات المستقلة على الأخاديد المستقيمة تمامًا لمدة تصل إلى 800 متر. ويقول إن المسافات الأطول ليست مشكلة لنظام الملاحة. يقول Paniccia: “إذا كنت تقود 100 كيلومتر ، فسيكون قياس المسافة للنظام دقيقًا إلى 100 متر ، أو 0.1 في المائة من المسافة المقطوعة”.
يقوم OSCP أيضًا بخطوات في تكنولوجيا الملاحة المصغرة. في CES 2025 ، كشف مؤسس OSCP والرئيس التنفيذي Kazem Zandi النقاب عن IMU متعددة الجبال التي تم ترقيتها نصف حجم سابقتها. وقال زاندي في معرض التكنولوجيا في لاس فيجاس: “إنه ليس فقط أصغر ، ولكن أيضًا أكثر كفاءة في الطاقة وأقل تكلفة”. “يمكن أن توفر هذه الجيروسكوبات حساب ميت مع دقة الموقع إلى داخل السنتيمترات.”
تم تصميم IMUS من Anello و OCSP للعمل جنبًا إلى جنب مع GPS ، ومراقبة مدخلات الموقع باستمرار. إذا تم الكشف عن تداخل GPS ، فإن الذكاء الاصطناعي (AI) داخل نظام أي من الشركة يحول تلقائيًا التحكم في التنقل إلى الجيروسكوب. “إذا كنت ، على سبيل المثال ، في نيويورك” ، يشرح Paniccia ، “وتشير الجيروسكوبات إلى أنك سافرت على بعد 100 متر إلى الأمام ، لكن GPS تقول أنك الآن في تكساس ال [gyroscope]”
وفقًا لـ Paniccia ، تم تصميم أحدث نظام لـ Anello خصيصًا للمركبات غير المأهولة تحت الماء والسيارات السطحية التي تعمل في اتساع المحيط المفتوح ، حيث لا توجد معالم للمساعدة في التنقل. “في المحيط ، كل شيء يبدو كما هو” ، كما يقول. في المساحة البحرية ، حيث تجعل التيارات التنقل أكثر تعقيدًا من تتبع الموقع على الأرض أو في الهواء ، تقول Paniccia إن خطأ موقع جهاز Anello يشبه 3 أو 4 في المائة من المسافة المقطوعة.
يقول Paniccia إنه يتصور مستقبلًا حيث يمكن دمج الجيروسكوبات المصغرة في أجهزة محمولة لرجال الإطفاء ، مما يسمح لهم بالتنقل عبر المباني المليئة بالدخان حيث لم تعد الدرج والخارج مرئية. يقول: “ستكون في الأساس بوصلة إلكترونية”.
من مقالات موقعك
المقالات ذات الصلة حول الويب
