麻省理工學院（MIT）的科學家們開發出了一種聲學系統，它的作用就像一個水下GPS，但卻不需要電池來操作。水下反向散射定位(UBL)系統通過反射調製的音頻信號來產生二進制脈衝。GPS導航已經非常成功。除了幫助駕車者從A點到B點，這項技術還發現了令人困惑的各種應用，從戰場到倉庫。

然而，GPS無法進入水下工作。這是因為水會阻礙和分散GPS所依賴的無線電波，使其失去作用。這也是為什麼潛艇使用聲納而不是雷達來探測周圍環境的原因。雷達波束在幾碼之內就會被吞噬，而聲學信號在合適的條件下可以傳播數千英里。

根據MIT科學家們的說法，使用聲學來創建相當於全球定位系統的水下信號發生器的問題是，聲學信號發生器非常耗電。這對於核潛艇來說可能並不重要，但對於那些依靠電池執行任務的小型設備，比如追踪動物，這可能是一個真正的問題。

為了幫助克服這個問題，MIT研究人員在海軍研究辦公室的支持下，轉向了壓電材料，這種材料在機械應力下產生電荷，包括受到聲波的影響。對於UBL系統，該團隊使用壓電傳感器選擇性地將從環境中發出的聲波反射回來作為反向散射，同時將聲波本身作為動力源。然後，這些聲波以二進制模式被接收器接收，1為反射聲波，0為未反射聲波。

這種二進制信號使得UBL系統能夠攜帶信息，通過計時來確定聲波從傳感器上反射出來，然後返回觀測裝置所需的時間，從而進行位置固定。然而，該團隊指出，水下環境極為複雜，聲波會在海面和海底反彈。尤其是在淺水區，回彈信號比較強，這就更難了。

為了解決這個問題，該團隊採用了“跳頻”的方法，即以一種模式在一系列頻率上發送信號，因此它們以不同的相位返回。將時序數據和相位數據結合起來，可以更精確地固定。在淺水區，信號的比特率被放慢，以使回波有時間消退，不干擾信號。

到目前為止，UBL系統已經通過了淺水區的概念驗證測試，它估計的距離達到了近50厘米。MIT將與伍德霍爾海洋研究所合作，在開始實地測試之前，增加距離。最終的目標是一種導航技術，使自主水下航行器能夠繪製詳細的海底地圖。

“為什麼我們不能派出自主式水下航行器去執行探索海洋的任務？答案是。我們會失去它們。”團隊負責人Reza Ghaffarivardavagh說。

有關該研究的論文在計算機械協會的網絡熱點研討會上發表。