人工智能支持地磁导航全球定位系统或欢迎最稳定的“备用轮胎”

近年来，随着反卫星、电磁干扰等技术的发展，美军越来越怀疑其高度依赖的全球定位系统(GPS)在关键时刻是否有效，并一直希望找到替代方案。根据美国国防一号网站最近的一份报告，美国空军和麻省理工学院正在研究利用地球磁场为飞机等军用车辆提供导航。一旦这项技术成功，它将成为全球定位系统最可靠的“备用轮胎”。

众所周知，地球上有一个磁场。正如不同的地区有不同的地形，地球表面不同位置的磁场数据也是如此。目前，许多国家已经精确测量了地球磁场并绘制了全球磁场图，科学家称之为“磁异常图”。地磁导航系统通过测量其位置的磁场数据并将其与磁场图进行比较来确定其自身的位置。

2017年，美国空军技术研究所助理教授艾伦坎齐阿尼(Alan Canziani)证明，使用磁传感器测量飞机上的地磁场数据用于导航是可行的。然而，由于地磁场强度较低，飞机本身的电子系统产生的磁场会严重干扰磁传感器的测量效果，从而影响导航精度。

为了解决这一问题，今年7月底，“美国空军-麻省理工学院人工智能加速器”联合研究小组发起了“磁导航信号增强挑战”，将“英雄帖”(Hero Post)投放到开源研究社区GitHub，并征集技术解决方案，希望利用人工智能算法来分离和消除飞机等车辆磁场引起的测量误差。

作为挑战的一部分，美国空军在GitHub上分享了一些数据，这是不寻常的。美国空军情报局负责人工智能的副局长迈克尔卡南说，总的来说，“政府不想放弃数据。”根据协议，参与挑战的研究人员必须将数据用于研究目的。

据悉，地球磁场的测量精度预计将达到10米左右，而全球定位系统的精度约为3米。然而，与脆弱的全球定位系统相比，地磁导航非常稳定，几乎不可能被干扰，更不用说被摧毁了。联合研究小组的戴维雅各布斯少校说，鉴于地球的大小及其磁场，只有核爆炸规模的干扰才能影响地磁信号。即便如此，“你也可以用机器学习算法来消除这些干扰。”

全球定位系统成立于20世纪80年代末，几乎已经成为美国生活中不可或缺的一部分。美国空军一直暗暗担心其全球定位系统卫星在战时会成为敌人的首要目标，因此大力开发新一代全球定位系统。实际上有很多选择，如量子时钟、惯性导航、六分仪导航等。然而，利用地球磁场来定位是最有希望的——，因为这种磁场系统不仅依赖于卫星，而且甚至不需要地理表示，所以很难被干扰。这种替代方案实施后，一旦美国军方最令人担忧的情况成为现实，他们将不会被迫使用上一代不准确的定位系统。