Спутниковые навигационные системы типа GPS в настоящее время широко используются в самых различных целях, от прокладки туристических маршрутов, помощи при поездках по улицам новых городов, до наведения на цель управляемых снарядов, ракет и авиабомб. Морские глубины являются одним из тех мест, где спутниковые навигационные системы не могут работать, но в недалеком будущем эта ситуация может измениться. Управление перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA начало работы по созданию высокоточной подводной навигационной системы, при помощи которой военные подводные аппараты и исследовательские подводные аппараты всего смогут узнавать свое текущее местоположение.
Радиосигналы, передаваемые спутниками GPS и других навигационных систем, могут достигать практически всех уголков земного шара, но в силу своей природы они не могут проникать ниже поверхности воды. Из-за этого, подводные аппараты, используемые для выполнения различных работ и исследований под водой, должны периодически подниматься на поверхность, определять свое местоположение и снова уходить на глубину. В случае научных исследовательских подводных аппаратов необходимость периодического подъема на поверхность не является проблемой, но это является очень большой проблемой для военных подводных аппаратов и лодок, которые могут быть обнаружены неприятелем и что может поставить их под угрозу.
В качестве разработчика подводной навигационной системы руководство DARPA выбрало известную оборонную компанию BAE Systems. Согласно требованиям эта система должна обеспечивать точность позиционирования под водой не хуже точности системы GPS. Данная программа носит название Positioning System for Deep Ocean Navigation (POSYDON), и ее реализация позволит подводным судам и аппаратам действовать под водой столь долго, насколько у них хватит для этого ресурсов.
В основе системы POSYDON будут лежать разрабатываемые специалистами BAE Systems источники акустических колебаний дальнего радиуса действия, которые будут установлены в определенных точках мирового океана. Каждое судно, которому будет необходимо воспользоваться функциями системы POSYDON, должно быть оборудовано специальным приемником и системой, которая будет обрабатывать принимаемые сигналы. По-сути, работа системы POSYDON будет не сильно отличаться от работы спутниковых навигационных систем, приемники которых вычисляют текущее местоположение, высоту и скорость движения при помощи сигналов от нескольких спутников. С этой точки зрения работа подводной навигационной системы будет несколько проще, ведь источники акустических колебаний будут стационарными и будут находиться на одном месте.
Большим отличием подводной навигационной системы от спутниковых систем, сигналы которых распространяются в пространстве прямолинейно и практически без искажений, станет то, что акустические сигналы во время их «путешествия» сквозь толщу воды будут подвержены влиянию множества неблагоприятных факторов. На самом деле мировой океан является весьма неоднородной средой, в нем существуют теплые и холодные течения, водовороты, области с различной концентрацией растворенных в воде солей и многое другое. Акустические сигналы, распространяющиеся с относительно невысокой по отношению к радиосигналам скоростью, будут физически смещаться, сдвигаться по фазе, отражаться и искажаться другими способами, проходя через неоднородности морской среды. Но, с учетом того, что все вышеперечисленные факторы отличаются достаточным постоянством, их влияние может быть легко компенсировано при помощи соответствующих методов математической обработки.
«Компания BAE Systems имеет более чем 40-летний опыт разработки и использования подводных активных и пассивных акустических систем» — рассказывает Джошуа Нидзвики (Joshua Niedzwiecki) руководитель отдела Sensor Processing and Exploitation компании BAE Systems, — «Мы будем использовать все имеющиеся у нас и проверенные временем технологии для создания системы подводной навигации POSYDON. Сейчас мы уже заканчиваем разработку подводных источников акустических колебаний, а в недалеком будущем будет закончена работа над соответствующими приемниками, которые получаются достаточно компактными».
