La crescente vulnerabilità dei sistemi GPS, in particolare rispetto a jamming e spoofing, sta guidando la ricerca di alternative affidabili alla navigazione satellitare. I segnali GPS sono deboli quando raggiungono la superficie terrestre e possono essere disturbati con apparecchiature relativamente semplici. Ciò comporta rischi per l’aviazione, la difesa, la navigazione marittima e altri settori che dipendono da un posizionamento preciso.
I recenti progressi di Q-CTRL, azienda australiana di tecnologia quantistica, mettono in luce una di queste alternative. Il suo sistema, noto come MagNav, naviga utilizzando il campo magnetico terrestre e funziona in modo passivo, senza trasmettere segnali, rendendo difficile il disturbo.
Utilizzo delle impronte magnetiche della Terra
MagNav si basa sul fatto che il campo magnetico terrestre non è uniforme. Al di sotto del campo magnetico principale del pianeta esistono piccole variazioni geograficamente distinte, note come anomalie magnetiche. Queste anomalie sono causate da caratteristiche geologiche come differenze nella composizione delle rocce e da depositi minerali sotto la superficie. Sono stabili per lunghi periodi e formano pattern regionali unici.
Un veicolo dotato di un magnetometro sensibile può misurare il campo magnetico locale mentre si muove e confrontarlo con una mappa magnetica che registra le anomalie note. Abbinando i dati in tempo reale a questi pattern, il sistema può stimare la propria posizione senza affidarsi ai satelliti.
Risolvere le sfide tecniche di lunga data
Il concetto di navigazione magnetica non è nuovo, ma l’uso pratico è stato a lungo limitato da barriere tecniche. Le anomalie magnetiche sono estremamente deboli rispetto al campo magnetico dominante della Terra. I veicoli inoltre generano forti interferenze magnetiche da motori, cablaggi e sistemi elettronici. I magnetometri tradizionali avevano difficoltà a separare i segnali ambientali utili da questo rumore e spesso mancavano della stabilità e della dimensione compatta necessarie per le piattaforme mobili.
Q-CTRL ha affrontato queste limitazioni combinando rilevamento avanzato e software. MagNav utilizza un magnetometro atomico che si basa sulle proprietà di spin quantistico degli atomi di rubidio per rilevare piccolissimi cambiamenti magnetici. Questo sensore è abbinato ad algoritmi che imparano la firma magnetica di un veicolo e la sottraggono in tempo reale.
Estesi test aerei e terrestri mostrano che MagNav supera i sistemi di navigazione inerziale non assistiti, che perdono precisione poiché gli errori si accumulano nel tempo. I risultati riportati includono errori di posizione di circa 22 metri durante le prove di volo e circa 180 metri su un percorso terrestre di 18 chilometri.
Sebbene persistano sfide, come una copertura irregolare delle mappe magnetiche e la sensibilità alle tempeste geomagnetiche, il sistema mostra una via pratica da seguire. MagNav fornisce un affidabile livello di navigazione quando i segnali satellitari non sono disponibili o sono inaffidabili, rafforzando la resilienza in ambienti dove i satelliti sono compromessi.