当宇宙射线与地球大气层碰撞时爆发的粒子雨可能为我们提供了一个可行的地下导航系统。
宇宙射线μ介子如雨点般落在地球表面，并部分穿过地球表面，使科学家能够计算出建筑物地下室中个人的位置，而在这个位置，卫星全球定位系统不起作用。
这是在地下、水下和高纬度地区（所有 GPS 无法实现的地方）进行有效导航的一大进步。据其设计者介绍，它可用于执行搜索和救援行动、海底监控、无线电静区跟踪和采矿等目的。
“宇宙射线μ子均匀地落在地球上，无论它们穿过什么物质，总是以相同的速度传播，甚至可以穿透数公里厚的岩石，”物理学家田中博之说日本东京大学
“现在，通过使用μ介子，我们开发了一种新型GPS，我们将其称为μ测量定位系统（muPS），它可以在地下、室内和水下工作。”
GPS 的工作原理归功于一种称为三边测量。 GPS 卫星绕地球运行，通过无线电波广播信号。接收器（例如手机或汽车中的 GPS）可检测这些信号。
信号发送和接收之间的时间给出了卫星和接收器之间的距离。多个距离以及它们之间的差异提供了接收器的位置。这有点像回声定位。瞧。你在这里。
但无线电波是一种很容易被阻挡的光形式。有没有注意到当您穿过隧道时您的汽车收音机如何关闭？卫星GPS使用的载波无法穿透岩石或水，并且会遇到墙壁和树木的困难。此外，GPS 在高纬度地区也无法正常工作；没有 GPS 卫星绕两极运行，所以有一个纬度点，卫星覆盖率不是很好。
多年来，田中和他的同事一直在研究使用宇宙射线 μ 子作为卫星 GPS 信号的替代品。 μ子是当来自遥远超新星或太阳等来源的宇宙射线与地球大气层中的粒子碰撞时产生的亚原子粒子，它们几乎无处不在；估计有一个μ介子击中了每个平方厘米地球每分钟左右一次。
它们以接近光速的速度行进，可以穿透地下深处（它们是无害的；现在可能有μ介子在你身上飞驰）。他们曾经X射线，但它们能够穿透光无法穿透的地方，这给了科学家们尝试的想法使用它们进行导航。
这个想法很像 GPS。四个μ子探测参考站放置在地面以上，μ子探测接收器放置在人身上或地下。例如，muPS 最初开发是为了检测如何火山活动或构造运动改变了海底。
当μ介子阵雨落下时，它们首先穿过参考探测器，然后到达接收器。参考探测器和接收器之间的时间滞后允许进行三边测量，给出接收器的坐标。然而，第一个 muPS 系统必须是有线的，这对于移动的人来说不太实用。现在，该团队已将该系统无线化。
参考探测器和接收器都连接到同步的精密石英钟。其中一个参考探测器被放置在建筑物的六楼，而一个携带接收器的人在地下室走动。新系统称为计量无线导航系统（MuWNS）。
还没有完全实现。接收器的坐标没有被实时跟踪；该团队进行了测量，并用它们来重建该人穿过地下室走廊的路线。田纳基说，他们能够以合理的准确度做到这一点，但还可以做得更好。
“MuWNS 目前的精度在 2 米到 25 米（6.5 到 82 英尺）之间，范围可达 100 米，具体取决于人行走的深度和速度。这与,城市地区地面单点GPS定位,"他解释说。
“但离实用水平还很远。人们需要1米的精度，而这其中的关键是时间同步。”
换句话说，它需要更好的时钟，例如芯片级原子钟通过铯原子改变能态的规则自旋跃迁来测量时间。
目前这种时钟太贵了，而且可能不会一直如此。与此同时，该团队希望努力缩小其余设备的尺寸，使其适合手掌大小。
“有了这些新结果，”他们在论文中写道”，“很明显，通过进一步改进，MuWNS 可以适应改善自主移动机器人导航、定位以及其他地下和水下实际应用。”
该研究发表于科学。
