近日，美國DARPA授予BAE公司“深海導(dǎo)航定位系統(tǒng)”（POSYDON）項目合同（具體金額未透露），計劃通過在海床上安裝聲吶信標(biāo)（聲音信號源），組成類似GPS的系統(tǒng)，使在海底的潛艇不必浮出水面就可得到精確的定位信息。合作伙伴包括華盛頓大學(xué)、麻省理工學(xué)院和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校。

水上定位主要采用美國全球定位系統(tǒng)（GPS）。由于GPS信號無法在水面以下傳播很遠(yuǎn)的距離，無法提供水面以下的定位。此外，還存在GPS信號被有意干擾而無法定位的情況。

水下定位主要采用美國于冷戰(zhàn)期間發(fā)明的慣性測量單元（IMU），它通過陀螺儀從某一個固定起始點開始跟蹤潛艇的運動，以估算出潛艇位置。但采用這種方法，一方面潛艇須定時上浮以獲取GPS等信號來進行校正，而上浮就意味著危險；另一方面，盡管隨著技術(shù)的進步，陀螺儀的體積得以大幅縮?。↖MU的基礎(chǔ)部件也已廣泛用于智能手機中），但精確的IMU系統(tǒng)仍然體積龐大、價格昂貴。如果安裝數(shù)十個甚至上百個IMU會迅速超出潛艇的預(yù)算和裝載能力。

以聲音作為傳輸信號，在遍布海洋的信標(biāo)上安裝揚聲器，可像GPS衛(wèi)星一樣播發(fā)時間；接收機要和GPS接收機大小相近，能夠在非常廣闊的海域上接收到信號。接收機收到聲音信號后，就可根據(jù)測量每個信標(biāo)聲音到達(dá)的時間差測算出位置，無需再上浮水面用GPS信號對IMU進行校準(zhǔn)，實現(xiàn)長距離和長時間的航行。

GPS無線信號是電磁波，能以光速穿透任意空氣介質(zhì)，能夠非常簡單地計算出發(fā)出信號的信標(biāo)的位置。而在海水里的聲波信號，傳播的速度是一個有關(guān)海水鹽度和溫度的公式，意味著巨大挑戰(zhàn)。POSYDON團隊正在攻克海流的復(fù)雜數(shù)學(xué)模型，來學(xué)習(xí)如何估算信號到達(dá)的時間。

包括聲音測量模型、聲音源和波形、海水中數(shù)據(jù)收集和演示、其他相關(guān)技術(shù)。

·聲音測量模型包括：能夠克服時變多徑傳播和多徑延遲挑戰(zhàn)的水下聲音信號傳播信道；相對于聲音源和海洋環(huán)境的船只運動的多普勒擴展；帶寬有限的信號和匯聚區(qū)。

·聲音源和波形包括找到海盆尺度范圍內(nèi)的聲音源，并確定數(shù)量、位置和深度。

·海水中數(shù)據(jù)收集和演示包括在海水中搜集數(shù)據(jù)，來證實聲音測量模型和聲音源波形。

·附屬技術(shù)包括采用其他類型器件、處理和建模方法的獨立定位、導(dǎo)航和定時解決方案。

在該研究成果部署之前，POSYDON將需要經(jīng)過獨立的海軍測試，以保證它的安全和不會被座頭鯨等海洋哺乳動物破壞。這些海洋哺乳動物也通過聲音信號進行交流。此外，BAE所研究的工作頻段不會對動物造成傷害。

該技術(shù)除了應(yīng)用于常規(guī)的潛艇外，更重要的是為了將來可能部署的無人潛艇群做準(zhǔn)備。如果該技術(shù)充分成熟，極有可能在本世紀(jì)20年代投入戰(zhàn)場使用。

為減少武器裝備對GPS信號的依賴，陸軍通信電子研發(fā)和工程中心（CERDEC）功率和集成司令部（CP&ID）作為美國陸軍在定位、導(dǎo)航和定時（PNT）能力領(lǐng)域的主要科研力量，提出研發(fā)可負(fù)擔(dān)得起、高可靠、創(chuàng)新性PNT系統(tǒng)方法，并取名為“確保PNT”（A-PNT）（詳細(xì)移步于此）。