Хотя GPS можно использовать для определения географических координат на суше, под водой это не так. Однако ученые разработали возможную альтернативу в виде системы, которая анализирует способ поляризации солнечного света водой.
GPS функционирует, вычисляя положение пользователя относительно четырех или более спутников, все из которых вращаются вокруг Земли в известных местах. Однако система работает только в том случае, если она может принимать радиосигналы от этих спутников, а эти сигналы плохо проходят через воду. В результате эту технологию нельзя использовать под водой водолазами, подводными лодками, ROV или кем-либо еще.
Солнечный свет проходит через воду намного лучше, чем радиоволны, хотя жидкость проходит поляризовать свет.
Это означает, что вместо того, чтобы двигаться в нескольких направлениях, как в воздухе, все световые волны распространяются в одном направлении, вдоль одной плоскости. Это направление определяется в основном углом, под которым солнечный свет падает на поверхность воды, который зависит от даты, времени суток (высота солнца) и географического положения.
Помня об этом, команда Иллинойского университета Урбана-Шампейн под руководством профессоров Виктора Груева и Дэвида Форсайта начала с того, что сделала около 10 миллионов фотографий подводной камерой, оснащенной специальным объективом. Этот объектив показал подводные поляризованные картины в четырех местах, а именно: пресноводное озеро в Иллинойсе, прибрежные воды Флорида-Кис, залив в городе Тампа, штат Флорида, и озеро в стране Северная Македония.
Фотографии были сделаны в условиях воды от прозрачной до мутной, на разной глубине, в разное время и в разное время – каждая фотография была промаркирована этими данными. Они сформировали базу данных, которая использовалась для обучения нейронной сети, которая научилась предсказуемому изменению моделей поляризации в соответствии с указанными выше факторами.
Эта сеть впоследствии смогла определить географическое положение, в котором находится подводный объект. фотография была сделана камерой на основе даты, времени и шаблона поляризации. В настоящее время точность системы составляет от 40 до 50 км (от 25 до 31 мили), хотя эта цифра должна значительно улучшиться по мере дальнейшего развития технологии. Его запрещает использовать на максимальной глубине около 300 м (984 фута), поскольку солнечный свет не проникает намного дальше.
«Мы впервые показываем, вы можете геолокировать себя или камеру в различных условиях, будь то в открытых водах океана, чистой воде или воде с плохой видимостью, днем, ночью или на глубине», — сказал Груев. «Как только вы поймете, где вы находитесь, вы сможете начать исследовать и использовать эту информацию, чтобы лучше понять подводный мир или даже то, как животные ориентируются».
Недавно была опубликована статья об исследовании. опубликовано в журнале eLight.
