論文の概要: GNSS-free quantum gravity-aided navigation and fine-scale marine surveying with a strapdown quantum gravimeter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.25563v1
- Date: Wed, 26 Aug 2026 09:16:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-27 14:15:15.697901
- Title: GNSS-free quantum gravity-aided navigation and fine-scale marine surveying with a strapdown quantum gravimeter
- Title（参考訳）: 拘束型量子重力計によるGNSSフリー量子重力支援航法と小型海洋探査
- Abstract要約: 重力マップマッチングおよび29m表面容器を用いた移動型量子重力計による微細分解能重力探査を行った。
ハイブリッドセンサーは、局所的な測定された重力を衛星由来の異常マップに参照することで、83km海洋軌道上の慣性溶液を補正した。
重力による制約 INS は漂流し、海里の精度で有界位置を計測する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 48.52363836235071
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Global navigation satellite systems (GNSS) are often disrupted or unavailable at sea, and unaided inertial navigation systems (INS) drift without correction. Quantum-sensing-based gravity map matching offers a passive, infrastructure-free aid, but field demonstrations of GNSS-free quantum gravimetric navigation have not been reported. Here we perform gravity map matching and fine-resolution gravity survey with a mobile quantum gravimeter aboard a 29 m surface vessel. We hybridize an atomic sensor with a classical accelerometer for bias stabilization and independently mechanize a navigation-grade IMU, all installed in an uncontrolled cabin with no environmental stabilization or calibration. Operated in both gimbaled and strapdown configurations over identical traversals, the hybrid sensor corrected the inertial solution over an 83 km maritime trajectory by referencing locally measured gravity to a satellite-derived anomaly map. Gravity-aiding constrains INS drift and delivers bounded positioning at nautical-mile-level accuracy, with GNSS excluded throughout the measurement chain. In a separate GNSS-referenced mode, the same system surveyed coastal routes up to Sea State 4, achieving mGal-level agreement with gravimetric maps and sub-mGal repeatability and stability, with gimbaled and strapdown operation performing comparably. Resolved anomalies reach an along-track scale of ~300 m, 50X finer than the satellite map's half-power wavelength. A 56 h stationary test shows atom referencing lowers long-term drift ~70X versus the classical channel alone. These results provide the first same-instrument comparison of gimbaled and strapdown mobile quantum gravimetry and the first fully GNSS-independent gravity-map-matching navigation demonstration using a quantum gravimeter, pointing toward compact, autonomous-platform-ready quantum sensing for GNSS-denied maritime navigation and survey.
- Abstract（参考訳）: 地球航法衛星システム(GNSS)は、しばしば海上で破壊されるか、利用できないかされ、慣性航法システム(INS)が修正されずに漂流する。
量子センシングに基づく重力マップマッチングは、受動的でインフラのない支援を提供するが、GNSSのない量子重力計ナビゲーションの場デモは報告されていない。
ここでは29m表面容器上の移動型量子重力計を用いて重力マップマッチングと微細分解能重力探査を行う。
我々は、従来の加速度センサとハイブリッド化してバイアス安定化を行い、ナビゲーショングレードのIMUを独立に機械化する。
ハイブリッドセンサーは、同じ軌道上のジンバルとストラップダウンの両方で動作し、局所的な測定された重力を衛星由来の異常マップに参照することで、83kmの海上軌道上の慣性溶液を補正した。
重力制御の制約 INS は、海里の精度で境界位置をドリフトして供給し、GNSS は測定チェーン全体から除外される。
異なる GNSS 参照モードでは,同システムは沿岸ルートを海面4まで調査し,重力マップとのmGalレベル合意とサブmGalの再現性と安定性を達成し,ジンバルとストラップダウン操作を両立させた。
分解された異常は、衛星地図の半電力波長よりも約300m、50倍の微細なコーススケールに達する。
56hの静止試験では、原子は古典的な流路のみと比較して長期のドリフトを約70Xに低下させる。
これらの結果は、ジンバルドとストラップダウンされた移動型量子重力計と、量子重力計を用いた完全なGNSS非依存重力マップマッチングナビゲーションデモを初めて比較し、GNSSによる海洋航法および探査のためのコンパクトで自律的なプラットフォーム対応量子センシングを向けた。
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