Ударный беспилотник Lumberjack научили ориентироваться без GPS по магнитному полю Земли

Northrop Grumman и SandboxAQ успешно испытали систему магнитной навигации AQNav на беспилотнике Lumberjack. По заявлению разработчиков, это первое опубликованное испытание такой технологии на недорогом беспилотном аппарате одноразового применения и первый случай, когда магнитная навигация была объединена с системой визуальной навигации на ударном БПЛА этого класса.

Lumberjack относится к беспилотным авиационным системам третьей группы и разработан Northrop Grumman как одноразовая ударная платформа. По данным SandboxAQ, аппарат был создан менее чем за 14 месяцев до первого полёта. Подобные беспилотники особенно востребованы в условиях, когда спутниковую навигацию пытаются подавлять средствами радиоэлектронной борьбы или подменять ложными сигналами.

AQNav использует магнитную навигацию MagNav. Сверхчувствительные магнитометры измеряют небольшие изменения магнитного поля Земли, связанные с особенностями земной коры, после чего полученные значения сопоставляются с заранее подготовленными магнитными картами. По этим данным система оценивает положение летательного аппарата без обращения к спутникам GPS.

Технологию называют «квантовой навигацией», поскольку для измерения магнитного поля могут применяться высокочувствительные датчики, основанные на квантовых эффектах. При этом AQNav представляет собой не отдельную полностью автономную навигационную установку, а прежде всего программную платформу, способную работать с различными совместимыми датчиками и бортовыми вычислителями.

Главное отличие такой системы от GPS заключается в отсутствии необходимости принимать навигационный сигнал от внешнего передатчика. Магнитное поле Земли используется как естественный ориентир, а система работает пассивно. Поэтому обычное подавление или подмена спутникового сигнала непосредственно не лишают её источника навигационных данных. Это делает MagNav дополнительным способом определения положения в районах, где GPS недоступен или ненадёжен.

Во время испытаний AQNav работала вместе с визуальной навигационной системой Lumberjack. Подобное сочетание позволяет использовать несколько независимых источников информации о положении аппарата и снижает зависимость от одного метода навигации.

Разработчики подчёркивают, что система способна работать над различными типами местности, включая открытое море, районы с небольшим количеством заметных ориентиров и городскую застройку. SandboxAQ также заявляет о возможности работы AQNav при разных погодных условиях.

Для Lumberjack потребовалась лишь установка программного обеспечения AQNav на уже существующие бортовые вычислительные системы. По словам генерального менеджера навигационного направления SandboxAQ Луки Феррары, инженеры выполнили интеграцию менее чем за один час. Дополнительный специализированный вычислительный блок для этого не потребовался.

Программная архитектура AQNav обрабатывает поступающие с датчиков данные в реальном времени и использует физические модели для определения положения. Она поддерживает открытые интерфейсы и может встраиваться в существующие комплексы навигации наряду с инерциальными, визуальными и спутниковыми системами.

SandboxAQ предлагает два варианта интеграции. В первом случае полный комплекс MagNav изначально проектируется как часть архитектуры летательного аппарата. Во втором используется программная версия AQNav, которую можно добавить в существующую систему при наличии подходящих датчиков и вычислительных ресурсов.

Технология ранее уже проходила испытания на значительно более крупных самолётах. SandboxAQ сообщает о тестах совместно с Airbus и Boeing, а ВВС США проверяли AQNav на военно-транспортных C-17 Globemaster III и C-130J Super Hercules. С 2023 года система испытывалась на различных военных, государственных и коммерческих авиационных платформах.

Новое испытание показывает возможность переноса магнитной навигации с крупных самолётов на сравнительно небольшие беспилотные системы. Для военных разработчиков это особенно важно из-за растущей потребности в аппаратах, способных продолжать навигацию при нарушении работы спутниковых систем.

При этом компании не раскрыли точность позиционирования AQNav во время испытания Lumberjack, параметры маршрута, продолжительность полёта или величину ошибки по сравнению с GPS и другими навигационными средствами. Поэтому опубликованные результаты подтверждают прежде всего саму возможность интеграции и работы системы на беспилотной платформе, но пока не позволяют независимо оценить её точность в реальных боевых условиях.

Northrop Grumman рассматривает альтернативные навигационные технологии как один из способов повысить автономность беспилотных систем в условиях активного радиоэлектронного противодействия. Дальнейшие испытания должны показать, насколько хорошо магнитная навигация сохраняет точность на небольших и быстро движущихся аппаратах и сможет ли она стать штатным дополнением к инерциальным и визуальным системам.