Навигация внутри помещения без GPS

indoor navigation

Системы глобального позиционирования нас испортили. С помощью наших смартфонов мы хотим знать не только, где именно мы находимся, но куда мы идем, и как туда добраться. Но, к сожалению, GPS зачастую не работает в помещении, и миллионы людей блуждают по просторам торговых центров в поиске нужного магазина.

Технология навигации в закрытом помещении существенно отличается от навигации на открытом пространстве. Последняя в большей степени полагается на GPS, чья точность варьируется в диапазоне от 1 до 10 метров. В помещении, из-за ослабления и рассеивания GPS не работает. Но даже если вы все-таки получите сигнал внутрь, GPS не будет иметь ни малейшего представления, пытаетесь ли вы перейти на первый, второй или третий этаж местного торгового центра.

Сервис Google My Location technology использует ближайшую сотовую башню для идентификации, когда недоступен GPS. Хотя сигнал триангуляции сотового телефона и помогает ориентироваться в помещении, он не является очень точным. Таким образом, такие навигационные системы в закрытом помещении, как My Location дополняют сотовые сигналы информацией из Wi-Fi. Однако, потребуется время, чтобы составить карту с информацией о сравнительно сильных Wi-Fi сигналах в различных точках.

Бенедетто Винья, исполнительный вице-президент и руководитель подразделения микроэлектромеханических систем (MEMS) и сенсоров компании STMicroelectronics, говорит, что подход «сенсор плюс радиосигнал», в котором «вы в основном доверяете датчикам в системе и в то же время проверяете с помощью беспроводного сигнала» является более эффективным, потому что уменьшает потребление энергии по сравнению с подходом, который опирается на постоянный доступ радиосигнала.

Майк Стэнли, системный инженер Freescale Semiconductor, придерживается такой же точки зрения. Конечно, обе компании производят микроэлектромеханические датчики, и они заинтересованы в подобной схеме. Но, учитывая незначительные электрические требования, скажем, 3-х осевой гироскоп-около 6 мА — это весьма веский аргумент.

Исследователи из Fraunhofer Portugal постарались решить проблему навигации внутри помещения с помощью инновационной системы мобильного телефона на основе внутренней локализации, которая сочетает в себе магнитные маяки с инерционным отслеживанием вашей походки, чтобы определить ваше местоположение с точностью до нескольких метров.

Без GPS точно отследить ваше местоположение весьма затруднительно. Инерционное измерительное устройство (IMU) внутри сотового телефона может попытаться измерить ваши движения, но оно не предназначено для точной локализации, и это приводит к ошибкам и неточностям.

Fraunhofer Portugal значительно улучшили технологию, признав, что человек делает постоянные циклические движения во время ходьбы. Инерционное измерительное устройство в сотовом телефоне может соотнести походку (и индивидуальные шаги) с расстоянием, постоянно корректируя направление на основе моделей человеческого движения.

Но даже с новым алгоритмом измерения походки, необходима так называемая абсолютная позиция, чтобы можно было исправить свое местоположение и установить обратную связь с алгоритмом. Одним из способов является триангуляция позиции, основанная на относительной силе беспроводных сетей или с помощью более сложного метода time-of-flight или фазового анализа.

В 2012 году Fraunhofer запатентовали систему маяка, которая использует магниты вместо радио, используя компас внутри вашего телефона, чтобы захватить на сверхнизкой частоте модулированные магнитные поля. Идея заключалась в том, что эти относительно недорогие магнитные маяки могут быть размещены вокруг закрытого помещения, чтобы дать возможность инерционным измерительным устройствам зафиксировать позиции. А так как в вашем телефоне, скорее всего, есть уже встроенный компас, то требования к оборудованию будут минимальными:

Интегрируя эти новые алгоритмы измерения параметров походки на основе магнитных маяков, Fraunhofer говорит, что они смогли добиться точности в пределах 1м в реальных ситуациях, пользуетесь ли вы телефоном или он лежит у вас в кармане. Но все-таки необходимы некоторые инвестиции в инфраструктуру. Но для больших помещений (таких как музеи или торговые центры), эта система может иметь существенное значение для конечных пользователей. Представьте, что вы совершаете шопинг в огромном супермаркете с большим списком покупок, и ваш телефон помогает вам оптимизировать маршрут к каждому отделу и каждой полке. Мне бы понравилось.

IMU

Источник:spectrum.ieee.org

 

Как вы оцениваете эту публикацию? 1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (еще не голосовали)
Loading ... Loading ...

 

Вы можете пропустить чтение записи и оставить комментарий. Размещение ссылок запрещено.

3 комментария к записи “Навигация внутри помещения без GPS”

  1. Юрий пишет:

    Для робототехники хочется точности позиционирования в помещении в 1-5 см. А где ее взять?) К сожалению пока обычному робототехнику негде.

    • Для получения большой точности нужен лазерный сканирующий дальномер, например из пылесоса Neato XV-21. Цена вопроса на eBay — 75$, но с сегодняшним курсом доллара — это и впрямь целое состояние. Или, как вариант, использовать множество различных датчиков (дальномеры, инерциальные датчики, может быть, видео) и, объединяя полученную с них информацию фильтром Калмана и постоянно ее обновляя получать достаточно большую точность. Но вы правы, все это в куче не совсем дешево получается. Самый дешевый вариант — LIDAR с пылесоса.

  2. Николай пишет:

    Точность до 1 мм внутри помещений без лидаров, GPS и т.д. Пишите на почту кому интересно.

Оставить комментарий