DARPA大气传感器项目将为识别自然灾害提供新方法
据国防科技要闻报道称，传感器是接收和响应电磁信号的物理设备，广泛用于智能手机、建筑物、汽车、飞机和航天器等各种装置。目前，物理传感器或电子传感器集合，都无法在全球连续观测地表和地表上空发生的扰动，但若加以研究和利用，大气本身可能能够提供这样的传感能力。为此，近期，美国国防高级研究计划局高级研究计划局（DARPA）宣布了名为“大气传感器”的新项目，旨在了解能量从地面传播到电离层的基本原理，以确定大气是否可用作传感器。
资料图
能量能够从地球表面传播到电离层，但其具体过程尚不清晰，不足以支持将大气用作传感器用途。科学文献明确记载，雷暴、龙卷风、火山和海啸等事件会形成巨大的“三维尾迹”，传播到电离层的上层并留下痕迹。既然能量能够穿过对流层、平流层、中间层到达电离层，该项目的思路即是尝试识别“尾迹”传播过程中对大气造成的扰动，看研究人员是否能够捕获揭示灾害类型的信息。
DARPA国防科学办公室大气项目经理、空军少校刘易斯表示，“大气传感器”项目“提案日”公告主要面向在大气建模和仿真方面拥有丰富经验的大气科学界，以及能够提供独特方法测量大气特性（如基本的压力、体积、密度、温度等变量）的专家。除了这些基本的大气变量外，由于中间层和低电离层具有带电的特性，也为测量提供了电磁机会。
大气科学家通常会对对流层进行建模、模拟和测量，但很少有研究人员对平流层、中间层和电离层的底部进行测量。所以，DARPA需要掌握独特方法测量大气不同变量的科学家和工程师。
该项目的另一个关键领域是，测量并理解削弱或破坏电磁信号的背景噪声。背景熵包括急流、流体压缩、剪切力、科里奥利力等，这些噪音都会引发大气扰动破坏电磁信息。刘易斯表示，“地球物理和气象因素对大气的干扰有一个从次声到超声波的频谱。其中一些频率对大气熵的影响更大，这正是项目想要捕捉的信息。”
据了解，这一大气传感器项目会分两个阶段进行。第一阶段是概念开发，为期27个月，第二阶段是概念的实地测试验证，为期12个月。如果成功，大气传感器将为未来识别地震、海啸、风暴、龙卷风和小行星活动等提供新的方法。预计该办公室将在未来几周发布跨部门公告。
延伸阅读：DARPA的海上物联网项目
当前的物联网传感器可收集很多数据，如电网性能、地震与雨水径流数据等。然而，在海洋环境中，由于海洋之广阔和数据之稀少，部署这种传感器面临很多挑战。这意味着态势感知数据只能利用军用和商用船只上的传感器或远程传感器收集，但这些传感器容易受到物理环境，如雾、雨或云层的制约。
为此，2020年初，美国联邦商机网为DARPA发布“海上物联网浮标设计与研发第二阶段提案者日”特别通知，积极推进其“海上物联网”（OoT）项目。
据了解，该项目于2017年首次公布，旨在建立一个小型、低成本、传感器使能的浮标网络，通过卫星收集、传输和分析环境数据，实时监测海事活动。该分布式传感器网络将由数千个浮标组成，用于监测海洋温度、海洋状态、以及海船、飞机，甚至海洋哺乳动物的位置和活动。这些浮标通过卫星定期向云网络传输数据，用于存储和实时分析。
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传神阿堵
传感器行业分析师，主要从事传感器应用，市场分析等领域，现为传感器专家网专栏编辑。
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