Сантиметровая точность GPS для автомобилей, роботов и виртуальной реальности

Навигационная система GPS в вашем мобильном телефоне может показать где находится аэропорт или ближайшее кафе. Но она не может точно определить ваше местоположение на тротуаре. В реальности вы можете оказаться в десятке метров от того места, что обозначено на карте в телефоне.

Инженеры из Техасского университета в Остине уже сделали маленькую, дешевую систему GPS для мобильных устройств, которая позволяет позиционироваться с сантиметровой точностью. Такая точность может позволить доставлять посылки при помощи дронов прямо на ваше крыльцо, осуществлять безопасную навигацию беспилотными автомобилями и использоваться в земледелии, например при высадке и сборе урожая. В сочетании с камерой смартфона, она также может позволить некоторые трюки в виртуальной реальности и играх, говорит Тод Хэмфриc, ученый, занимающийся аэрокосмической техникой в университете.

«Система GPS с сантиметровой точностью не является чем то совсем уж новым. Такие системы уже используются два десятка лет в сельском хозяйстве и геодезии. Экспериментальные беспилотные автомобили Google также полагаются на них. Но эти системы используют антенну, размером с обеденную тарелку, стоимостью порядка 1000—3000$ с еще более дорогим приемником» — говорит Хамфрис. «Если мы хотим увидеть массово автономные или полуатономные транспортные средства, нам нужен дешевый способ обеспечить сантиметровую или дециметровую точность.»

Таким образом, Хэмфриc вместе со своими коллегами решил поэкспериментировать с дешевыми, низкокачественными антеннами, использующимися в смартфонах. В отличие от безумно дорогих, эти антенны, которые, по мнению Хамфриса, выглядят как «разогнутые скрепки», особенно восприимчивы к критическим ошибкам, что может уменьшить точность позиционирования GPS.

Одна из такой ошибок, называемая ошибкой множественного пути, возникает из-за радиочастотных сигналов спутников GPS, которые достигают антенны, отразившись от поверхности земли или таких объектов как деревья и здания. Другая ошибка возникает, когда эти деревья и здания блокируют радиочастотный сигнал. В обоих случаях приемник неправильно вычисляет расстояние по прямой между собой и спутником, которое требуется для вычисления местоположения.

Один из изобретателей технологии Кеннет Марк Песина младший использовал GPS сантиметровой точности внутри устройства виртуальной реальности, чтобы написать свое имя.

Команда исследователей из Остина создала в течение последних шести лет программное обеспечение, которое использует сложные методы обработки сигналов для данных с GPS-антенны смартфона  и уменьшения влияния этих ошибок. Программное обеспечение в настоящее время работает на отдельном компьютере, но Хамфрис говорит, что в конечном итоге оно будет работать на встроенном в телефон процессоре.

Ученые описали свою технологию в журнале «GPS World» в феврале этого года. После этого они провели эксперименты с 5$ антенной, которая более высококачественная, чем антенны смартфонов. Хамфрис говорит, что они использовали эту антенну и свое программное обеспечение с телефоном Samsung Galaxy для генерирования трехмерной карты крыши своего здания, основываясь на глобальных координатах с точностью до двух сантиметров. Им также удалось отслеживать с той же точностью гарнитиру виртуальной реальности.

В настоящий момент команда создала стартап Radiosense LLC для дальнейшего развития технологии. Они также работают совместно с Samsung, которая поддерживала исследования до сих пор, для разработки недорогой системы, содержащей антенну и приемник, основанный на программном обеспечении. Хамфрис говорит, что приемник должен в конечном итоге стоить меньше, чем 50$. Также он сказал, что Samsung заинтересована в развитии этой технологии для автомобилей.

Источник: IEEE Spectrum

[add_ratings]