Czujniki bezwładnościowe zwiększają wydajność GPS smartfona

Jeśli kiedykolwiek korzystałeś ze smartfona do nawigacji, wiesz, że jednym z największych problemów jest brak mocy. Czujniki GPS powodują znaczne zużycie baterii, dlatego każda podróż o znacznej długości wymaga jakiegoś zewnętrznego źródła zasilania. Do tego dochodzi trudność nawet z uzyskaniem sygnału GPS w lokalizacjach w centrum miasta, gdzie wysokie biurowce, mosty i tunele regularnie spiskują, aby zablokować sygnał.

Tak więc sztuczka, która zmniejsza zużycie energii, jednocześnie zwiększając dokładność pozycjonowania urządzenia, z pewnością byłaby przydatna.

Dzisiaj Cheng Bo z Illinois Institute of Technology w Chicago i kilku kumpli twierdzi, że opracowali właśnie taki program o nazwie SmartLoc i dokładnie go przetestowali podczas podróży po wietrznym mieście.

Mówią, że w mieście GPS ma dokładność pozycjonowania około 40 metrów. Dla porównania, ich system SmartLoc wskazuje swoją lokalizację z dokładnością do 20 metrów, przez 90 procent czasu.

Jak więc ci faceci osiągnęli tę poprawę? Sztuczka, której używają Bo i koledzy, polega na wykorzystaniu czujników bezwładnościowych smartfona do określenia jego pozycji, gdy GPS jest wyłączony.

Sposób, w jaki to działa, jest prosty. Wyobraź sobie smartfona przymocowanego do przedniej szyby samochodu jeżdżącego po mieście. Biorąc pod uwagę odczyt GPS na początek, smartfon wie, gdzie się znajduje na wbudowanej lub online mapie. Następnie wykorzystuje czujnik bezwładnościowy do pomiaru przyspieszenia, wskazując ruch do przodu lub skręt w lewo lub w prawo i tak dalej.

Same w sobie tego rodzaju dane nie są zbyt przydatne, ponieważ trudno powiedzieć, jak daleko przejechał pojazd i czy przyspieszenie było wynikiem np. przyspieszenia samochodu, czy przejechania przez most garbusowy.

Aby obejść ten problem, smartfon bada odcinek drogi na mapie w poszukiwaniu układów dróg i funkcji, które mogą wpływać na czujniki; rzeczy takie jak zakręty na drodze, sygnalizacja świetlna, mosty garbusowe i tak dalej. Każdy z nich ma określoną sygnaturę inercyjną, którą telefon może wykryć. W ten sposób może dopasować sygnały bezwładnościowe do cech drogi w tym momencie.

Kluczem jest tutaj to, że każda cecha drogi ma swój niepowtarzalny podpis. Bo i spółka odkryli szeroki zakres sygnatur bezwładności, takich jak zwalnianie, czekanie i przyspieszanie związane z sygnalizacją świetlną, siły związane z skręcaniem (i czym różnią się one od sił generowanych na przykład przez zmianę pasa) i nawet zmiana siły grawitacji podczas przechodzenia przez most.

Po zebraniu tych danych program SmartLoc wyszukuje te sygnatury, gdy samochód jest w ruchu. Ci faceci przetestowali go za pomocą smartfona Galaxy S3 na ulicach miasta w Chicago i twierdzą, że działa dobrze. Zwracają uwagę, że w centrum miasta sygnał GPS może zniknąć na dystansie do kilometra, co spowodowałoby całkowite zamieszanie w konwencjonalnym systemie nawigacji.

Jednak SmartLoc po prostu wypełnia luki, korzystając z bazy danych sygnatur inercjalnych i mapy obszaru. Nasze obszerne oceny pokazują, że SmartLoc poprawia dokładność lokalizacji do mniej niż 20 m dla ponad 90% dróg w centrum Chicago, w porównaniu z ≥ 50% z surowymi danymi GPS, jak mówią.

To z pewnością wygląda na przydatne. Taka wydajność może również pomóc w oszczędzaniu energii baterii, umożliwiając smartfonowi okresowe wyłączanie czujnika GPS i działanie tylko przy użyciu czujnika bezwładnościowego.

To, czego Bo i spółka nie robią, to wyjaśnianie swoich planów dotyczących nowego systemu. Jednym z oczywistych pomysłów byłoby wydanie go jako aplikacji - wyraźnie już działa na platformie Android. Innym pomysłem byłaby sprzedaż technologii istniejącej firmie mapującej. Być może planują jedno i drugie. Niezależnie od celu, warto mieć go na oku.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1310.8187 : SmartLoc: Ciche wykrywanie punktów orientacyjnych w lokalizacji miejskiej opartej na smartfonie

ukryć