Φέτος, δύο εταιρείες - η Anello Photonics με έδρα την Καλιφόρνια και η One Silicon Chip Photonics (OSCP) με έδρα το Μόντρεαλ - παρουσίασαν νέα συστήματα πλοήγησης με γυροσκόπιο σε ένα τσιπ, που επιτρέπουν ακριβή παρακολούθηση κατεύθυνσης και απόστασης χωρίς δορυφορικά σήματα.

Μας ενδιαφέρουν για να εξοπλίσουμε τα δικά μας περιφερώμενα πυρομαχικά που θα έχουν καλύτερες δυνατότητες μεταφοράς φορτίου εκρηκτικής κεφαλής.

Το σαιτ της εταιρίας

https://www.anellophotonics.com/

US Navy Awards ANELLO Photonics Contract Phase I SBIR Topic "Alternative Navigation System for Hypersonic Vehicles in Global Positioning System (GPS)-Degraded and GPS-Denied Environment"

https://www.prnewswire.com/news-releases/us-navy-awards-anello-photonics-contract-phase-i-sbir-topic-alternative-navigation-system-for-hypersonic-vehicles-in-global-positioning-system-gps-degraded-and-gps-denied-environment-302355507.html

ANELLO DRONE NAVIGATION SOLUTION FOR GPS-DENIED

ANELLO X3 + ANELLO AI

Αυτή η αδρανειακή πλοήγηση είναι όλο και πιο σημαντική σήμερα, επειδή το GPS είναι επιρρεπές σε παρεμβολές και πλαστογράφηση, που μπορεί να διαταράξουν την πλοήγηση ή να παρέχουν παραπλανητικά δεδομένα τοποθεσίας. Αυτά τα προβλήματα έχουν τεκμηριωθεί καλά σε ζώνες συγκρούσεων, συμπεριλαμβανομένης της Ουκρανίας και της Μέσης Ανατολής, όπου οι στρατιωτικές επιχειρήσεις έχουν αντιμετωπίσει σημαντικές παρεμβολές GPS. Για τα drones, τα οποία βασίζονται στο GPS για τον εντοπισμό θέσης, η απώλεια σήματος μπορεί να είναι καταστροφική, με αποτέλεσμα να μην μπορούν να πλοηγηθούν και μερικές φορές να οδηγήσουν σε συντριβές. Τα οπτικά γυροσκόπια θεωρούνται από καιρό ως εναλλακτική τεχνολογία πλοήγησης στα παγκόσμια συστήματα πλοήγησης που βασίζονται σε δορυφόρους. Μονάδες μεγαλύτερου μεγέθους όπως τα γυροσκόπια δακτυλίου-λέιζερ υπάρχουν από τη δεκαετία του 1970. Ωστόσο, η συρρίκνωση αυτών των συσκευών σε μέγεθος chip ήταν πολύ πιο εύκολο να ειπωθεί παρά να γίνει. Τα οπτικά γυροσκόπια που παράγονται από τα μέσα της δεκαετίας του 1970 είχαν δυσκολίες να διατηρήσουν την απαραίτητη ισχύ οπτικού σήματος για ακριβή ανίχνευση περιστροφής. Η συρρίκνωσή τους απλώς χειροτέρεψε την αναλογία σήματος προς θόρυβο. Έτσι, καθώς οι περισσότερες μικροηλεκτρονικές συσκευές ακολούθησαν το μονοπάτι σμίκρυνσης που περιγράφεται από τον νόμο του Moore, τα γυροσκόπια με βάση το φως παρέμειναν μεγάλα, ογκώδη και απαιτούσαν ενέργεια. Εάν οδηγείτε 100 χιλιόμετρα, η μέτρηση της απόστασης του συστήματος θα είναι ακριβής σε απόσταση 100 μέτρων, ή 0,1 τοις εκατό της απόστασης που διανύσατε».

https://www.oscp.com/

Να εξηγήσω πως οι προσπάθειες για τα drons με κατεύθυνση από το GPS έχουν ξεκινήσει από το 2012. Οι συσκευές θα κόστιζαν τότε 1000 δολάρια. Έχω ασχοληθεί από τότε με αυτό το κρίσιμο ζήτημα για να κατασκευάσουμε τις δικές μας ιπτάμενες βόμβες, όπως της έλεγα τότε.

https://spectrum.ieee.org/commercial-drones-and-gps-spoofers-a-bad-mix

— Mario Paniccia, Anello Photonics Αυτή ήταν η κατάσταση μέχρις ότου ο καθηγητής Καλοτεχνολογίας και Ιατρικής Μηχανικής Αλί Χατζιμίρι και η ομάδα του έκαναν μια σημαντική ανακάλυψη που ξεπέρασε τους προηγούμενους περιορισμούς μεγέθους και ακρίβειας. Σε μια εργασία του 2018, περιέγραψαν πώς δημιούργησαν ένα γυροσκόπιο στερεάς κατάστασης αρκετά μικρό ώστε να χωράει σε έναν κόκκο ρυζιού. Όπως τα οπτικά γυροσκόπια που εμφανίστηκαν πριν από αυτό, αυτό το γυροσκόπιο αξιοποίησε το φαινόμενο Sagnac, μια αρχή που καταδείχθηκε για πρώτη φορά το 1913 από τον Γάλλο φυσικό Georges Sagnac.

https://www.nature.com/articles/d41586-018-06992-z

Το φαινόμενο Sagnac εμφανίζεται όταν μια δέσμη φωτός χωρίζεται στα δύο και στέλνεται σε αντίθετες κατευθύνσεις κατά μήκος μιας κυκλικής διαδρομής. Εάν η συσκευή περιστρέφεται, η μία δέσμη φτάνει στον ανιχνευτή μπροστά από την άλλη, επιτρέποντας την ακριβή μέτρηση της γωνίας περιστροφής. Επειδή αυτή η μέθοδος δεν βασίζεται σε εξωτερικά σήματα, είναι απρόσβλητη σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, δονήσεις και επιθέσεις στον κυβερνοχώρο μέσω ανοιχτού καναλιού επικοινωνίας—καθιστώντας την ιδανική λύση για εφαρμογές όπου το GPS είναι αναξιόπιστο ή πλήρως απορρίπτεται.

Εισάγοντας μια τεχνική για την εξάλειψη του θορύβου, ο Hajimiri και οι συνεργάτες του μπόρεσαν να δημιουργήσουν ένα οπτικό γυροσκόπιο που είχε μέγεθος το ένα πέμπτο εκατοστό των εμπορικά διαθέσιμων γυροσκόπιων οπτικών ινών και συγκρίσιμο από άποψη ευαισθησίας.

Μια μικρή τετράγωνη κόκκινη συσκευή με μια σειρά από καρφίτσες στη μία πλευρά τοποθετημένη δίπλα σε ένα ελαφρώς μικρότερο τέταρτο νόμισμα των ΗΠΑ.

Αυτό το οπτικό γυροσκόπιο σε μέγεθος τσέπης, βασισμένο σε τσιπ, από την Anello Photonics είναι εξίσου ακριβές με τις ογκώδεις εκδόσεις. Anello Photonics

Η Anello και η OSCP εισέρχονται στην αγορά

Λιγότερο από μια δεκαετία μετά την ανακάλυψη του Hajimiri, η Anello Photonics και η OSCP προσπαθούν τώρα να αναδιαμορφώσουν την αγορά πλοήγησης με τα συστήματα που βασίζονται σε γυροσκόπιο. Έχουν εισαγάγει περαιτέρω βελτιώσεις που επιτρέπουν μεγαλύτερη σμίκρυνση χωρίς να μειώνουν την αποτελεσματικότητα των γυροσκοπίων. Οι κυματοδηγοί νιτριδίου του πυριτίου χαμηλών απωλειών της Anello επιτρέπουν στο φως να κυκλοφορεί περισσότερο μέσα στο γυροσκόπιο, βελτιώνοντας την ισχύ του σήματος και μειώνοντας τη συσσώρευση σφαλμάτων. Οι τεχνικές του Anello καταστέλλουν περαιτέρω άλλες πηγές θορύβου, επομένως ένας μικρότερος κυματοδηγός που συγκρατεί λιγότερο φως - και επομένως ένα πιο αχνό σήμα - εξακολουθεί να επαρκεί για ακριβείς μετρήσεις περιστροφής.

https://www.linkedin.com/in/mario-paniccia/

Το αποτέλεσμα, λέει ο Mario Paniccia, Διευθύνων Σύμβουλος της Anello, παρουσιάστηκε στην CES το 2024 και νωρίτερα φέτος. Ο Paniccia εξηγεί ότι οι αδρανειακές μονάδες μέτρησης της εταιρείας του (IMU), οι οποίες αποτελούνται από τρία γυροσκόπια που βασίζονται σε τσιπ και πρόσθετα εξαρτήματα, ταιριάζουν στην παλάμη του χεριού ενός ατόμου. Παρέχουν υψηλή ακρίβεια για πολλαπλές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της γεωργίας, όπου τα αυτόνομα τρακτέρ πρέπει να διατηρούν τέλεια ευθεία αυλάκια έως και 800 μέτρα. Οι μεγαλύτερες αποστάσεις επίσης δεν αποτελούν πρόβλημα για το σύστημα πλοήγησης, λέει. «Αν οδηγείτε 100 χιλιόμετρα», λέει η Paniccia, «η μέτρηση της απόστασης του συστήματος θα είναι ακριβής σε απόσταση 100 μέτρων, ή 0,1 τοις εκατό της απόστασης που διανύσατε».

Το OSCP κάνει επίσης βήματα προόδου στην τεχνολογία μικροσκοπικής πλοήγησης. Στην CES 2025, ο ιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος του OSCP Kazem Zandi παρουσίασε ένα αναβαθμισμένο πολυ-γυροσκόπιο IMU που έχει το μισό μέγεθος του προκατόχου του. «Δεν είναι μόνο μικρότερο, αλλά και πιο αποδοτικό και λιγότερο ακριβό», είπε ο Zandi στην έκθεση τεχνολογίας που εδρεύει στο Λας Βέγκας. «Αυτά τα γυροσκόπια μπορούν να παρέχουν νεκρό υπολογισμό με ακρίβεια τοποθεσίας εντός εκατοστών».

Οι IMU της Anello και της OCSP έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν παράλληλα με το GPS, παρακολουθώντας συνεχώς τις εισόδους τοποθεσίας. Εάν εντοπιστεί παρεμβολή GPS, η τεχνητή νοημοσύνη (AI) εντός του συστήματος οποιασδήποτε εταιρείας μετατοπίζει αυτόματα τον έλεγχο πλοήγησης στα γυροσκόπια. «Εάν, για παράδειγμα, βρίσκεστε στη Νέα Υόρκη», εξηγεί η Paniccia, «και τα γυροσκόπια δείχνουν ότι έχετε ταξιδέψει 100 μέτρα μπροστά, αλλά το GPS λέει ότι βρίσκεστε τώρα στο Τέξας, οι αλγόριθμοι ξέρουν να μεταφέρουν τον έλεγχο στο [γυροσκόπιο]».

Σύμφωνα με την Paniccia, το τελευταίο σύστημα της Anello σχεδιάστηκε ειδικά για μη επανδρωμένα υποβρύχια και επιφανειακά οχήματα που λειτουργούν στην απεραντοσύνη του ανοιχτού ωκεανού, όπου δεν υπάρχουν ορόσημα που να βοηθούν την πλοήγηση. «Στον ωκεανό, όλα μοιάζουν ίδια», λέει. Στον θαλάσσιο χώρο, στον οποίο τα ρεύματα κάνουν την πλοήγηση πιο περίπλοκη από την παρακολούθηση της τοποθεσίας στην ξηρά ή στον αέρα, η Paniccia λέει ότι το σφάλμα τοποθεσίας της συσκευής Anello μοιάζει περισσότερο με το 3 ή 4 τοις εκατό της απόστασης που διανύθηκε.

Ο Paniccia λέει ότι οραματίζεται ένα μέλλον όπου τα μικροσκοπικά γυροσκόπια θα μπορούσαν να ενσωματωθούν σε συσκευές χειρός για τους πυροσβέστες, επιτρέποντάς τους να πλοηγούνται μέσα από κτίρια γεμάτα καπνό όπου οι σκάλες και οι έξοδοι δεν είναι πλέον ορατές. «Θα είναι ουσιαστικά μια ηλεκτρονική πυξίδα», λέει.