英国、衛星を使用しない測位システム「量子コンパス」を開発中 53
ストーリー by headless
水中 部門より
水中 部門より
taraiok 曰く、
軍事目的のために開発され、現在は腕時計やスマートフォンにも搭載されているGPS機能だが、水中での測位はできない。そのため、GPSを置き換えるものとして、イギリス国防省の防衛科学技術研究所(DSTL)が「Quantum Compass(量子コンパス)」を開発中とのこと(GPSDailyの記事、 Motor Authorityの記事、 ASCII.jpの記事、 本家/.)。
量子コンパスは潜水艦内でGPSに代わるものとして開発されており、ボース＝アインシュタイン凝縮を応用することで、人工衛星を使用せず地球の磁場や重力場の情報を取得して位置を特定できるという。既にシューボックス型で長さ1メートルの軍事用プロトタイプが完成しており、潜水艦や船舶だけでなく兵士も利用できるよう小型化に注力しているとのことだ。
GPSとは異なり測位に電波を使用しないことから、量子コンパスは妨害に強いというメリットもある。少なくともGPSジャマーを使用したかく乱や、偽のGPS信号を使用した誘導などを受けることはなくなる。
要は (スコア:2)
地磁気の仰角と伏角から位置を割り出す感じなのね。GPSほどの精度が得られるかなあ？ 鉄骨ビル内じゃ使えなさそうだ。
ボース＝アインシュタイン凝縮なんて0.000…ケルビンてな世界だからこれを携帯化なんてできるのかいね？
Re:要は (スコア:5, 興味深い)
違う。コンパスというから、磁石の針がぐるぐる回るやつをイメージしてしまうけど、これはたぶん光学マウスの磁界版。
光学マウスが机の表面の画像を撮影してマウスの移動を高精度に検出しているように、非常に感度の良い磁界センサーで周囲の磁界パターンを読み取って、
移動方向と移動距離を高精度に割り出す。
だから周囲に磁気を帯びたものがあっても、それが変動していなければOK。
相対的な移動を高精度で割り出すものだから、基点となる点の絶対座標は知っておく必要がある。だからGPSが全く必要なくなるわけではない。
水上に浮かび上がったときに絶対座標を取得して、そこから水中にもぐって何日も航行しても基点からの相対位置を高精度で把握できるというものだろう。
冷却が大掛かりなので、この方式で小型化低コスト化は難しいだろうが、別方向のアプローチで携帯電話に載るようなものが出来る可能性はあるかも。
というのは、渡り鳥もどうやらこの手の非常に感度の良い磁界センサーを持っていて、自分の位置把握に使っているらしいという研究があるから。
つまりすでに超小型で低消費電（？）力な超高感度磁界センサーがすでに存在している。
あーでも、地上で人が使ったら自動車や電車が走り回っている都市部では使い物にならないかな。
Re:要は (スコア:5, 参考になる)
BEC的磁気測定については、7年前のバークレーのプレスリリースに概要が書いてある。
http://www.berkeley.edu/news/media/releases/2007/05/18_BEC.shtml [berkeley.edu]
BECガスの場合、精度が1ピコテスラで空間分解能は10ミクロン。ちなみに、地磁気自体の強さは25〜55マイクロテスラなので、つまり、スカラ値なら例えば5千万ピコテスラという単位で出る。
磁極と磁赤道の距離を1万キロメートルとすると、25,000,000ピコテスラが直線的に増減するとすれば、1ピコテスラは、大体40cmの分解能がある。つまり、南に40cm進むだけで1ピコテスラだけ地磁気が「減る」。
磁力場マップ
http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/igrf/map/f-m.gif [kyoto-u.ac.jp]
に照らし合わせたら、衛星に全く頼らずに自分でキャリブレーション可能だろう。地磁気は空間ベクトルだからね。
Re:要は (スコア:3, 参考になる)
http://www.telegraph.co.uk/technology/news/10833087/MoD-creates-coldes... [telegraph.co.uk]
の記事に書いてある。
"Unlike GPS, which relies on triangulation from a network of satellites, it very accurately measures movements from a known position to keep track of location."
だから2608438のコメントで正解。
Re: (スコア:0)
地磁気の絶対的な値だけで現在地の絶対座標を得ようというのは、無理があるのでは？
金属の塊の潜水艦のそばで測定するだけで、周囲の磁界は影響されまくりだろう。
それに磁力場マップを見ても分かるように、同じ磁界の強さの等高線上の点は無数にある。
地磁気がベクトル情報だといっても、自分が今どちらの方向を向いていて、どこにいるのか分からない状況では、
ベクトルの向きは助けにはならないよね。山に登って、斜面の傾きと高度計と等高線地図だけで現在地が分かるか
考えてみればいいと思う。
Re: (スコア:0)
いや、記事にもあるけど、他も込みで補正はするでしょ...
Re: (スコア:0)
地磁気は高さ方向にも変化するんじゃないの？
地磁気マップで潜水艦の絶対位置を知ろうとするなら、地磁気分布の3次元マップが必要じゃない？
Re: (スコア:0)
なんて状況が電装系の生きている現代艦で発生しうるのか？
今回のはその精度を向上させるって話でしょ。
Re: (スコア:0)
まあ#2608640 [srad.jp]を読め。
それに精度の低い計測値と、精度の高い計測値を組み合わせて結果を導くときは、
結果の精度は用いたデータのうち最も精度の低いものに引っ張られるというのは知ってるかな？
Re: (スコア:0)
そしてそれを読むべきは#2608598の人だと思うがなあ
Re: (スコア:0)
じゃあ「電装系の生きている現代艦で発生しうるのか？」ってどういう意味で言ってるの？
現状の誤差の大きいセンサーでおおよその位置と方位を取得した上で、
量子コンパス磁極の精密な方向を測って伏角なり仰角なりの計算をして位置を出すってのが#2609455 [srad.jp]の考えだと解釈したんだけど。
どういう意味で書いたのか詳しく説明してくれ。
Re: (スコア:0)
#2608598 [srad.jp]は#2608478 [srad.jp]の頓珍漢な考えに対して、
「そりゃできねーだろ」って言う話を書いてるんだよ。
#2608640 [srad.jp]と何も矛盾していないと思うが。
Re: (スコア:0)
もしかして一連の話の筋や#2608640 [srad.jp]の記事の内容を全然理解できてなくて、
「自分が今どちらの方向を向いていて、どこにいるのか分からない状況では～」って箇所だけに
ピンポイントに反応して、シッタカ知識をひけらかそうとしたニワカ軍事オタ？
Re:要は (スコア:1)
磁気マウスってわけか、なるほど。
the.ACount
Re: (スコア:0)
太陽の活動の変化によってレース鳩が迷ったみたいにならないのかしら？
Re:要は (スコア:1)
鉄骨ビル内で使えないものが潜水艦で使えるもんかね？
the.ACount
Re: (スコア:0)
GPSジャマーには強いかもしれないけど、ちょっとした磁石ですぐに妨害できそうだ。
Re:要は (スコア:1)
磁界の形状にもよりますが、距離の2乗、3乗で減衰する物なので、強力な磁石で水中にいる潜水艦に影響を与えるのは大変なような。
むしろ、潜水艦がいそうな海域に磁性体（鉄粉とか）を大量に海中にばらまく方が効果があるような気がします。
Re: (スコア:0)
> 磁性体（鉄粉とか）を大量に海中にばらまく
それこそ「影響を与えるのは大変」だろうが。
＃何万トンばらまくつもりなんだ？
Re: (スコア:0)
個人サイズになるかはさておき、楽に車載できるサイズにはなるんじゃなかろうか？
冗長性は大事ですしね。
Re: (スコア:0)
車に載せられるサイズにはなってもおかしくないと思いますが、ジャイロ以上の費用対効果が出ますかね? 磁気やらだと反応が微妙すぎるような
Re:要は (スコア:1)
ブラウン管ディスプレイに地図を写した最初のカーナビであるところの、'87クラウンのエレクトロマルチビジョンは地磁気センサー＋車速で自車位置を表示しておりました。
といっても、測位しているわけではなく、移動量を積算していくだけなので徐々にズレていくわけですが。
Re: (スコア:0)
絶対零度近くと言っているけど、そんなに小さくできるかな？
戦艦、潜水艦は鋼鉄製 (スコア:0)
戦艦、潜水艦は鋼鉄製です。しかも船体が磁化しています。機雷は磁気に反応するので、横須賀港には船体の磁場を測定する装置があります。
そのデータを元に船体に電流を流して磁場を小さくするそうです（横須賀軍港巡りの説明）。従って、地磁気なんて計測できるのかな。
ましてや、潜水艦の司令所は鋼鉄に囲まれているのだから。
Re:戦艦、潜水艦は鋼鉄製 (スコア:2, 参考になる)
タンカー、コンテナ船は鋼鉄製です。しかも船体が磁化しています。ジャイロコンパスは磁気に反応するので、船体の磁場を打ち消すように補正をしています。
そのデータを元にジャイロコンパスで方位測定をしているそうです。従って、自船の静的な磁気はキャンセルして地磁気の計測が出来ます。
Re: (スコア:0)
ジャイロコンパスって磁気に反応するもんなんでしたっけ?
定針儀って位で地磁気とは無縁だと思っていたのですが......
Re: (スコア:0)
曳航ソナーのような構造にしておいて、船体とセンサ部を離しておけば測定できるのでは？とか思いました。
加工の容易さや剛性、延性のバランスで鋼鉄の汎用性は分かるけど (スコア:0)
こう一点突破みたいな感じで、別素材で新機軸の（オモシロ）兵器も期待したい。
…と言っても私には、加工に難があるカーボン（複合）ファイバーくらいしか思い浮かばないですorz
# 防御の方向性を転換するという意味では、電磁光学ステルスかもしれませんが
Re:加工の容易さや剛性、延性のバランスで鋼鉄の汎用性は分かるけど (スコア:2)
ロシアの潜水艦はチタン製があるね。
強度だけじゃなくて低磁性ってポイントもあるがもしれないんだなあ。
Re: (スコア:0)
船っていう意味ではFRPとか使うだろうけど、軍事の船体には使わないだろうし、潜水艦としては無理もっと無理あるだろうなぁ...
Re:加工の容易さや剛性、延性のバランスで鋼鉄の汎用性は分かるけど (スコア:2)
でもって以前は木製。 [wikipedia.org]
Re: (スコア:0)
構造さえ工夫すれば、潜水艦はカーボンの方が強度は高そう。
まぁ、その工夫をするための加工が、カーボンでは難しい気もするｗ
Re: (スコア:0)
ダイオウイカを撮影したのってアクリル製じゃなかったっけ
Re:加工の容易さや剛性、延性のバランスで鋼鉄の汎用性は分かるけど (スコア:2)
Re: (スコア:0)
米のステルスヘリは、ほぼ非金属だっけ？
まぁ航空機での非金属化は民間でもトレンドだけど。
Re: (スコア:0)
スマホに使われている電子コンパスは周りに磁石があってもキャリブレーション（8の字型に回す）で補正できます。
長波を使った測位システム (スコア:0)
うろ覚えですが、ってありませんでしてっけ?
40年近く前、BCLが流行っていたころ、ジャイロアンテナを回して
複数の長波局からの信号を計測し、緯度経度を出したという
記憶があります。
Re:長波を使った測位システム (スコア:4, 興味深い)
LORAN [wikipedia.org]
長波を使用するのはロランCですね。
日本で運用されていた北西太平洋ロランCチェーンは廃止されました。
沖縄の慶佐次ロランＣ局はまだ運用中ですが、韓国ロランCチェーンの所属になっています。
Re: (スコア:0)
へぇ、柔軟なのね
海に住む男たちの連帯感なのか
Re: (スコア:0)
昔の画像で零戦の風防の後ろに突き出ている丸形のアンテナがまさにそれです。
長波では無く普通のラジオを受信して位置を把握していました。
ところが、肝心の受信機がアメリカ製で在庫が無くなった時点でアウト。
Re: (スコア:0)
>昔の画像で零戦の風防の後ろに突き出ている丸形のアンテナがまさにそれです。
>長波では無く普通のラジオを受信して位置を把握していました。
零戦のはロランとはまったく違いますよ。
戦時中に米軍が使用を始めたロランと比べられるようなものではありません。
wikipediaでもご覧になっては?
それに、GPSが普及したからロランが廃れたのであって、
今時、受信機ぐらい大抵の国で作れるとおもいますよ。
多少大きく作ってもいいのなら，相対移動距離と方向を時々刻々測る方法はいろいろある (スコア:0)
例えば，光ファイバーをループさせたものを細長い形にしたものを2つ用意する．一つは
長いファイバーを多重巻きにして，もう一つは短いもので作る．で，これに同じ光を入れ
て，出てくる光の位相差を測ればいい．でもまあ，精度はどうかなあ，というところ．
# ちなみに，これを丸くループさせて角度変化を測るものが光ファイバージャイロね．
なもんで，こういうのは意外にたくさんあるんじゃないかな．軍事用で発表されてないも
のも含めて…
Re:多少大きく作ってもいいのなら，相対移動距離と方向を時々刻々測る方法はいろいろある (スコア:3, 参考になる)
こんなのもあるんだねぇ…
量子ジャイロスコープ
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8F%E5%AD%90%E3%82%B8%E3%83%A3%E3%8... [wikipedia.org]
ところで角速度の計測と測位は別物じゃあないかい?
「コンパス」という言い方は紛らわしいけれども。
Re: (スコア:0)
輪っか，つまり回転対称性のあるものを作って左巻きと右巻きでの差を測れば角速度がわかるし，
棒，つまり1次元的なものを作って2つ並べてその中での移動時間差を検出すれば移動距離がわかる．
形状依存なのよ，測れるものが．なもんで，応用の幅は結構広いのよ，この技術．
# 実は黎明期のレーザジャイロをおもちゃにしていたことがあってな…
Re: (スコア:0)
時間を超高精度で測定する方法があるそうですね。
そういうのが使えないでしょうか。
H2Aにはレーザージャイロが使われてますね。
Re: (スコア:0)
かなり使われていますよ,レーザーなジャイロ
いわゆる慣性航法装置的なのは現在軒並みついてるんじゃないかと思います
可動部やシュウドウ部,圧縮空気なんてのが軒並み削れるので圧倒的に小さく省エネでメンテナンスフリーです
民間機は基より,ミサイルや魚雷なんてのにも乗せまくってます
#ジャイロの他に加速度センサが要ります
#こちらもMEMSの代表例となるくらい使われています
Re: (スコア:0)
>かなり使われていますよ,レーザーなジャイロ
そりゃカーナビでも過去は使われていたって位ですから。
計算能力が上がり、加速度センサーの積算で代替できるようになったので自動車用は既に廃れてきましたが、航空宇宙産業では現役ですね。
Re: (スコア:0)
レーザージャイロは角速度を測るものであって、加速度センサーで代替できるものでは無いと思うけどなぁ。
ちなみにどの車に搭載されてたの？
Re: (スコア:0)
シッタカ恥ずかしいｗ
ニュートリノコンパスを作ろう (スコア:0)
お！