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MIT研水中GPS 追蹤海洋生態

By on November 5, 2020

原文刊於信報財經新聞「StartupBeat創科鬥室」

GPS（全球定位系統）是當今最主要的衞星定位系統，然而它的定位訊號由無線電波發送，在水中會瞬間變弱，難以用於偵測水底下的物件（例如海洋生物）。近日，美國麻省理工學院（MIT）的科學家，便研發了一種專用於水中定位的系統，將來有望應用於海洋生態保育、氣候研究甚至軍事用途。

根據MIT的介紹，這套系統採用了「水中反向散射定位」（Underwater Backscattering Localication，簡稱為UBL）技術，以聲波對所追蹤的目標進行定位。定位的時候，地面觀測站的人員會向海洋發射聲波，UBL的感應器接收到聲波後，會把周邊環境的調製訊號反射回去，研究員便可根據收發聲波之間的空隔時間，計算出觀測點和UBL感應器之間的距離。

水中定位系統透過聲波追蹤目標。（MIT圖片）

水中定位系統透過聲波追蹤目標。（MIT圖片）

UBL感應器不用電池

由於UBL感應器不會主動發射聲波，而是透過反射周邊環境的調製訊號（Modulated Signals）進行追蹤，加上它用上了壓電物料（Piezoelectric Materials）製作，可以憑自己所發出的電荷反射訊號，因此毋須配備電池，不會像一般聲學訊號（Acoustic Signal）水底追蹤儀器那樣，一旦電池耗盡便影響追蹤效果。

MIT同時提到，團隊以跳頻（Frequency Hopping）的方法，以不同頻率向海洋發送一系列訊號，克服海洋回聲干擾問題，不過相關方法在淺水地區較難發揮作用，因此需要調低訊號傳輸的比特率（Bitrate），但此舉又不利追蹤快速移動的目標。為了解決上述問題，以及驗證概念，團隊自去年冬天起一直反覆測試，目前UBL系統和觀測點聲波發射器之間，最高有效定位距離為半米。

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