磁导航信号利用人工智能算法分离并消除自身磁场带来的测量误差

近年来，随着反卫星、电磁干扰等技术的发展，美国军方越来越怀疑其严重依赖的全球卫星定位系统（GPS）在关键时刻是否有效，并一直希望找到一种替代方案。据美国Defense one网站近日报道，美国空军联手麻省理工学院正在研究利用地球磁场为飞机等军用载具提供导航。该技术一旦成功，将成为GPS最可靠的“备胎”。

众所周知，地球存在磁场，正如不同地区地形各异，地表不同位置的磁场数据也各不相同。目前各国已对地球磁场进行了较为精确的测量，并绘制了覆盖全球的磁场地图，科学家们称之为“磁异常图”。地磁导航系统正是通过测量所处位置的磁场数据，与磁场地图对比以确定自身位置。

2017年，美国空军理工学院助理教授阿伦·坎西亚尼实验证明，在飞机上用磁传感器测量地磁场数据实现导航目的，具备一定的可行性。但是，由于地磁场强度较低，在“微（百万分之一）特斯拉量级”，飞机本身电子系统等产生的磁场会严重干扰磁传感器的测量效果，从而影响导航的精确性。

为了解决这一问题，今年7月底，“美国空军—麻省理工学院人工智能加速器”联合研究团队发起了“磁导航信号增强挑战赛”，在开源研究社区GitHub撒下“英雄帖”，征集技术方案，希望利用人工智能算法分离并消除飞机等载具自身磁场带来的测量误差。

作为挑战赛的一部分，美国空军在GitHub上共享了部分数据，这种做法非比寻常。美国空军情报局负责人工智能的副局长迈克尔·坎南说，一般情况下，“政府不会想放弃数据”。按照协议，参与挑战赛的研究人员必须将数据用于研究目的。

据悉，地球磁场的测量精度有望达到10米左右，而GPS的精度约为3米。但相比脆弱的GPS，地磁导航非常稳定，几乎不可能被干扰，更不可能被摧毁。联合研究团队中的戴维·雅各布空军少校称，鉴于地球及其磁场的大小，只有核爆炸规模的干扰才能影响到地磁信号，即便如此，“你同样可以使用机器学习算法来消除这些干扰”。

总编辑圈点

创建于1980年代后期的GPS，几乎发展成全美国人生活必不可少的一部分。美空军一直暗暗担心，在战时其GPS卫星会成为敌方首要打击目标，这才卯上劲地研发新一代全球定位系统。替代方案其实有很多种，比如量子钟、惯性导航、六分仪导航等等，不过，利用地球磁场进行定位是最被看好的——因为这种磁场系统不但不依赖卫星，甚至都不需要地理图示，很难被干扰。这个替代方案落实后，一旦美军最担心的情况成真，他们也不至于被迫使用上一代不甚精确的定位系统。
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