Wewnętrzny system pozycjonowania oparty na echolokacji

Globalny system pozycjonowania satelitarnego zrewolucjonizował sposób, w jaki ludzie wchodzą w interakcje z naszą planetą. Ale poważną słabością jest to, że GPS nie działa w pomieszczeniach. W związku z tym naukowcy i inżynierowie badali różne sposoby obliczania pozycji w drzwiach w sposób prosty i niedrogi.

Łatwiej powiedzieć niż zrobić. Na przykład systemy, które opierają się na sygnałach Wi-Fi, mają ograniczoną dokładność, ponieważ siła sygnału różni się znacznie w całym budynku, co utrudnia wykonywanie powtarzalnych, jednoznacznych pomiarów. Dlatego naukowcy badają szereg innych innowacyjnych metod określania pozycji w pomieszczeniach.

Dziś poznajemy nowe podejście do lokalizacji w pomieszczeniach w oparciu o dźwięk. Ruoxi Jia i koledzy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley opracowali prosty i tani mechanizm, który może identyfikować różne pokoje na podstawie stosunkowo małego zbioru danych zebranych wcześniej.

Nowy system jest zasadniczo formą echolokacji. Wyemituj dźwięk, a następnie wsłuchaj się w zwrot, który będzie zniekształcony w sposób zależny od wielkości i kształtu pomieszczenia, materiałów na ścianach i podłogach oraz znajdujących się w nim mebli i ludzi.

Problem z tą techniką polega na tym, że do tej pory wymagała ona specjalnego sprzętu pomiarowego, takiego jak mikrofon zdolny do dokładnego pomiaru pola dźwiękowego. Nawet wtedy kwestia niechcianego hałasu może znacznie dezorientować sprawy.

Jia i spółka obchodzą to, przetwarzając sygnał w sposób, który ignoruje hałas. A to pozwala im pobierać dane za pomocą wbudowanego mikrofonu i głośników na zwykłym laptopie.

Ci faceci przetestowali swój system w 10 różnych pokojach na terenie kampusu Berkeley. Laptop wytwarza charakterystyczny zestaw fal dźwiękowych, a następnie nasłuchuje echa. W każdym miejscu pobrali 50 próbek, które obejmowały hałas otoczenia, taki jak kroki, rozmowy oraz odgłosy ogrzewania i wentylacji. Następnie przetworzyli te dane, aby znaleźć unikalny odcisk echa dla każdego pomieszczenia.

Wyniki są interesujące. Podobno potrafią zidentyfikować poszczególne pomieszczenia z dokładnością do 97,8 proc. Nazywają swój nowy system SoundLoc.

To otwiera szereg potencjalnie ważnych zastosowań. Jia i spółka są szczególnie zainteresowani wykorzystaniem tej techniki w celu zmniejszenia zużycia energii w budynkach. Około 40% zużycia energii w USA pochodzi z budynków komercyjnych i mieszkalnych. Jeśli te budynki są puste, oznacza to znaczne marnotrawstwo.

Problem polega oczywiście na ustaleniu, kiedy określone pomieszczenia nie są używane i odpowiednie wyłączenie światła, ogrzewania i tak dalej.

Nietrudno sobie wyobrazić, jak SoundLoc może pomóc, jeśli sygnaturę dźwiękową pomieszczenia można wykorzystać do określenia, czy ktoś w nim się znajduje, chociaż nie jest to coś, co zespół testował do tej pory. Zwiększa to możliwość budynków wypełnionych komputerami, które nieustannie ćwierkają i słuchają wyników, aby ustalić, czy ktoś jest w pobliżu.

Oczywiście, przed takim systemem stoją poważne wyzwania. Ale pierwszym krokiem jest identyfikacja pokoju, co jak pokazali ci faceci, jest rozsądną możliwością.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1407.4409 : SoundLoc: akustyczna metoda lokalizacji w pomieszczeniach bez infrastruktury

ukryć