Чип – навигационная система
Чип на картинке ниже – настоящая навигационная система, которая состоит из семи разных устройств.
Во всем мире вооруженные силы различных стран, транспортные компании или морские суда чаще всего используют навигационные системы, использующие сигналы американской Системы Глобального Позиционирования (Global Positioning System, GPS). Система GPS позволяет очень точно устанавливать местоположение любого объекта, используя специализированное устройство - приемник спутниковых сигналов и достаточно простой микропроцессор. Это сделало спутниковую навигацию в наше время доступной для любого желающего. Но что поделать, если внезапно спутники GPS будут выведены из строя, откажут в работе или станут недоступны в результате электронной атаки противника? Отсутствие GPS-навигации вызовет некоторые несущественные неудобства для водителей на дороге, а вот для военных потеря способности оперативного ориентирования на местности может быть равнозначна поражению. Поэтому множество научных организаций, в том числе и Управление перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA, работают над созданием навигационных систем, способных работать в автономном режиме, не используя никаких внешних сигналов.
Исследователи из Мичиганского университета, работающие по заказу управления DARPA, добились значительных успехов в разработке временно-инерционной навигационной однокристальной системы (timing & inertial measurement unit, TIMU) Она содержит все необходимые датчики для определения местоположения в то время, когда сигналы системы GPS временно недоступны. Миниатюрная однокристальная навигационная система, опытный образец которой показан на фотографии, содержит три гироскопа, три акселерометра и схему чрезвычайно точных часов.
Все эти устройства, часы, гироскопы и акселерометры, материалы и инженерные решения были созданы ранее в рамках DARPA под названием Micro-PNT (Micro-Technology for Positioning, Navigation and Timing), основной целью реализации которой является разработка различных узлов, технологий, производственных методов и новых материалов для создания высокоточных инерционных навигационных систем нового поколения.
Все три типа данных, которые вырабатывают датчики устройств однокристальной навигационной системы, ориентация в пространстве, ускорение и время, обеспечивают очень точное определение местоположения транспортного средства, начавшего свое движение из пункта с известными заранее координатами.
Высокий уровень миниатюризации и интеграции разнородных устройств в пределах одного чипа достигнут за счет использования новейших методов производства элементов чипов и инновационных материалов. Помимо этого, все датчики навигационного чипа, включая инерционные датчики и часы реального времени, упакованы в трехмерном пространстве, и занимают всего лишь 10 кубических миллиметров объема чипа. Каждый из шести слоев чипа имеет толщину около 50 микрон. Это приблизительно равно толщине человеческого волоса. Каждый из этих слоев выполняет свою собственную функцию, которые в конце концов обеспечивают работу инерционной навигационной системы.
"Структура слоев датчиков и общая объединяющая их конструкция изготовлены из чистого кварца" - рассказывает Андрей Шкел (Andrei Shkel), куратор программы Micro-PNT со стороны Micro-PNT, - "Прочность и низкие температурные коэффициенты этого материала делают его идеальным материалом для объединения в единое целое таких сложных устройств. Получившийся у нас навигационный чип имеет такие маленькие габариты, что его можно будет использовать не только в составе обычных навигационных систем, но и для управления движением относительно небольших боеприпасов, снарядов и ракет, и даже миниатюрных роботов военного назначения".
По материалам www.dailytechinfo.org |
