麻省理工学院(MIT)的一个工程师团队开发了一种导航方法，可以让自动车辆在没有GPS的情况下在北冰洋中准确导航。

 

在北极广袤而孤独的冰雪之下有很多活动。气候变化极大地改变了覆盖北冰洋大部分地区的冰层。曾经被坚硬冰层覆盖的水域现在被只有3英尺深的薄冰层覆盖。在冰层下面，一层温暖的水，是博福特透镜的一部分，改变了水环境的组成。

 

为了让科学家们了解北极环境的变化对全球气候变化的影响，有必要对冰层下的海洋进行测绘。天富注册链接

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由机械和海洋工程教授亨里克·施密特(Henrik Schmidt)领导的麻省理工学院(MIT)工程师和海军军官团队，正在试图了解环境变化，它们对水下声波传输的影响，以及这些变化如何影响在冰下航行的车辆的导航和通信。

 

“基本上，我们想了解的是，全球气候变化带来的北极新环境如何影响水声在通信、导航和传感方面的使用?””施密特解释道。

 

通用动力学任务系统自主水下航行器

 

该研究团队准备部署一个由通用动力任务系统公司建造的自主水下航行器，以测试他们的导航概念。资料来源:美国海军丹尼尔·古德温LCDR

 

为了回答这个问题，施密特与自主海洋传感系统实验室(LAMSS)的成员，包括麻省理工学院-伍兹霍尔海洋学研究所海洋工程联合项目的研究生丹尼尔·古德温(Daniel Goodwin)和布拉德利·霍华德(Bradli Howard)一起前往北极。天富注册链接

 

在海军研究办公室的资助下，该团队参加了由美国海军主办的为期三周的ICEX -或冰演习- 2020，在该项目中，军事人员、科学家和工程师并肩工作，执行各种研究项目和任务。

 

 

一个战略水道

 

北极环境的快速变化影响广泛。除了为研究人员提供更多关于全球变暖的影响及其对海洋哺乳动物的影响的信息外，变薄的冰层还可能在以前无法穿越的地区开辟新的航线和贸易路线。

 

 

 

或许对美国海军来说最重要的是，了解变化的环境还具有地缘政治重要性。

 

古德温说:“如果北极环境正在变化，而我们却不了解，这可能会对国家安全产生影响。”

 

几年前，施密特和他的同事、机械和海洋工程教授亚瑟·巴格罗(Arthur Baggeroer)率先认识到，波弗特透镜(Beaufort Lens)的一部分，水温上升，再加上冰的成分变化，影响了声音在水中传播的方式。

 

北极自主水下航行器

 

在经历了北极严酷条件下的一系列挫折和挑战后，该团队成功地找回了自动水下航行器，并成功证明了他们的导航理念是有效的。资料来源:通用动力任务系统公司的丹·麦克唐纳

 

为了在北极成功导航，美国海军和该地区的其他实体需要了解这些声音传播的变化如何影响车辆在水中的通信和导航能力。

 

使用通用动力任务系统公司(GD-MS)建造的无人驾驶自主水下航行器(AUV)，以及伍兹霍尔海洋研究所开发的浮标传感器系统，施密特和他的团队，GD-MS的丹·麦克唐纳(Dan McDonald)和约赛亚·德兰格(Josiah DeLange)，旨在演示一种新的集成声通信和导航概念。

 

 

该框架也得到了LAMSS成员Supun Randeni、EeShan Bhatt、Rui Chen和Oscar Viquez的支持和开发，以及LAMSS校友、GobySoft LLC的Toby Schneider，该框架将允许车辆在使用海洋传感器收集数据的同时，以gps级别的精度通过水域。

 

古德温补充说:“为了证明你可以在北极使用这种导航概念，我们必须首先确保我们完全了解我们正在作业的环境。”

 

理解下面的环境

 

在去年春天到达北极潜艇实验室的冰营地后，研究小组部署了许多电导率-温度-深度探测器来收集关于北极水环境的数据。

 

“通过使用温度和盐度作为深度的函数，我们计算了声速剖面。这有助于我们了解AUV的位置是有利于通信还是有害，”霍华德说，他负责监测整个ICEX水域的环境变化。