Ботинки с навигатором, для работы которых не нужны спутники

24 Августа 2017 в 21:30, Владимир Кузнецов 6 139 просмотров 24

Современные системы навигации основаны на ориентации приборов в пространстве при помощи информации, полученной от спутников GPS или ГЛОНАСС. Одной из проблем таких приборов является то, что они могут работать далеко не всегда и сильно зависят от массы условий. Но недавно отечественные ученые из Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) разработали технологию, которая сможет определять координаты пользователя без данных со спутников.

Такими датчиками можно оснастить обувь или другие элементы одежды. А представляет собой изобретение пешеходную навигационную систему, которая сможет определять координаты пользователя даже в плотной городской застройке, лесных массивах и под землей. Как рассказал автор разработки кандидат технических наук, доцент кафедры приборостроения и наноэлектроники Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Павел Маринушкин,

«Системе не нужны антенны, и поэтому она определяет координаты местоположения там, где нельзя использовать спутниковые системы типа ГЛОНАСС или GPS. Сама система инерциальная, не зависит от внешних ориентиров или сигналов. Датчики определяют пройденный путь за счет измерения ускорений, с которыми двигается пешеход. Зная исходную точку маршрута, система определит пройденное расстояние и местоположение пользователя на основе поступающей от датчиков информации».

Сами приборы достаточно компактные. Измерительный блок можно носить на руке в виде браслета, но лучше всего поместить его в подошву обуви. В ходе серии экспериментов ученые провели замеры, и им удалось выяснить, что ошибка определения местонахождения не превысила 2,5%. Новую разработку можно использовать в индивидуальной навигационной аппаратуре не только для создания аналогов GPS, но и для ориентации в пространстве людей с проблемами зрения.

Основано на материалах агентства ТАСС

Ботинки с навигатором, для работы которых не нужны спутники

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

24 комментария

  1. pathetic

    O_o Как так? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. amd212

    Вряд-ли точность в 2.5% достижима в реале. :-)

    • the13

      это не так, такая система применяется в крылатых ракетах, тк GPS в них является лишь вспомогательной системой. основную инфу о местонахождении они получают из загруженной перед вылетом карты по которой они ориентируются с помощью показаний от акселерометров , гироскопов , оптической системы распознования ( эта система надёжна как молоток ещё со времён тамагавков в которых GPS не был предусмотрен) , а также использовалась система навигации о звёздам. в кроссовки конечно это всё не запихаешь, но забавно наблюдать как ваенные технологии попадают в обыденную жизнь.

      • amd212

        Инерциальная система ориентации даже в крылатых ракетах даёт большую погрешность. Поэтому в ранних версиях, периодически снимали ориентацию со звёзд и, исходя из накопленной ошибки в инерциалке, калибровали её показания на следующий интервал полёта. Неудобство - дорого и нужны звёзды.
        Потом появилась технология TERCOM. Ракета постоянно измеряет высоту своего полёта и по заложенной карте рельефа и показаний инерциальной навигационной системы довычисляет своё точное местоположение.
        В современных ракетах есть всё - радиолокаторы, тепловизионная камера, две антенны GPS (основная и вторичная для выявления и вычитания помех) ну и инерциальная система тоже.
        Так что одной инерциальной cиcтемы не достаточно для демонстрации хорошей точности.
        Я бы в качестве эксперимента надел бы такие ботиночки на школьника и попросил попрыгать в классики, когда левая нога перемещается в вертикальном а правая в горизонтальном направлениях. Уверен, погрешность вырастет на два порядка.

        • varz

          В ракетах на один модуль GPS - одна антенна: обе частоты L1 и L2 принимаются именно одной антенной, точность позиционирования достигается обработкой P-кода (доступного только военным), который зашифрован и приходит по обоим L1 и L2. При невозможности получения P-кода (бывает ситуация, что спутники разлетаются к горизонту, или сильная рассинхронизация из-за ионосферы) на ракету передается DGPS сигнал поправок от наземных/надводных станций с известными координатами через УКВ радиоканал телеметрии (да, на ракете это другая антенна, не GPS)
          Кроме того, в зависимости от исполнения навсистемы на борту может быть два модуля GPS со своими антеннами, либо один модуль с двумя дублирующими друг-друга антеннами)

          • amd212

            Там даже GPS антенна направленного действия дабы уметь отсекать источники помех GPS сигнала.
            Controlled Reception Pattern Antenna - CRPA
            В любом случае на только инерциальных измерителях крылатые ракеты никогда не летали.
            Баллистические да, но на самых ранних стадиях разработки.

            • varz

              Так и я об этом: когда большинство спутников уходит к горизонту их значимость теряется, объект начинает использовать иные способы позиционирования: при кратковременной потере сигнала (или на последней миле при сильной РЭБ) используется инерциальные системы позиционирования и визуальные способы захвата цели, при длительных перебоях глобального позиционирования: DGPS от наземных станций

              • amd212

                Т.е. на одной инерциалке "далеко не уедешь"?

                • varz

                  конечно нет, даже если в фильтр шума внести поправки дрейфа гироскопа и акселерометров, со временем ошибка будет накапливаться и ее нужно будет устранять какими-то образом например Loop Closure.
                  Впервые дрейф системы позиционирования выявлен в процессе передвижения обычного человека в лесу: шаг одной ноги всегда чуть больше другой, и человек будет ходить в лесу по кругу (вернее по хаотической спирали)

  3. Uriel

    Ухты!:Вот это круто! (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  4. voviliamus

    2,5% ошибки для слепых людей. Прошёл 100 метров, кроссовки считают что ты ещё на тротуаре, а на самом деле уже посреди дороги в 2,5 метрах от тротуара. Пусть земля тебе будет пухом.
    2,5% ошибки для зрячих. Прошел километр, кроссовки считают, что надо свернуть в этот переулок, а он на самом деле в 25 метрах впереди или в 25 метрах сзади.

  5. Sil0k

    а я то думал уже выпустили сапоги-скороходы, обул и они сами несут тебя куда надо, придется и дальше ходить самому-!

  6. elektrik380

    Скорее всего было изначально разработано для военных целей

  7. varz

    Чем там занимаются в наших университетах?
    Подобная задача позиционирования решается на Arduino 101 без каких либо усилий.
    Ошибка 2,5% это очень много, все равно нужно будет как-то "закольцовывать" маршрут, либо устранять относительную погрешность за счет той же GPS или средствами визуальной/лидарной одометрии и позиционирования.
    В чем же новация изобретения? Удержание трекинга при временном отсутствии сигнала GPS?
    Так в профессиональных GPS это реализовано давно, лет уж 10 как. Более того, продвинутые смартфоны c 6ти и 9ти координатными IMU тоже лет пять как не страдают потерей ориентации

    • amd212

      Для начала, походи у себя в квартире с продвинутым смартфоном, потом попробуй погулять внутри большого магазина. Можешь, кстати, себе в помощь по быстрому набросать програмку в Arduino 101 без каких либо усилий. Доложи о результатах. :-)

      • varz

        докладываю: google tango на lenovo phab2pro отлично работает включая картографию местности и в моей квартире и в торговых центрах.

        Далее, видео не наше, но аж 2011 года, и не об ардуино но смысл тот же https://youtu.be/6ijArKE8vKU
        Свое пока не покажу, патентуем, да и направление работ: не ботинки позиционировать, а микроквадрокоптеры для целей кадастровых работ (visio SLAM + RTK GPS)

        Кстати, современные комплекты RPi и Arduino позволяют собрать GPS приемник точностью измерений 50 см

        Так что учи современную матчасть, AMD212. :Р

        • amd212

          Насчёт смартфона ориентирующегося в помещении вы загнули. А этот девайсик с видео, что привязан к ноге и есть то, что описано в самой статье и там не "простейший алгоритм" на arduino 101 . :-)

          • varz

            Lenovo уже продается, купи и попробуй. Все отлично позиционируется в пространстве и даже PointCloud строит. Есть "плюшки", но несущественные.

            На видео клон RPi c каким-то встроенным 6DoF IMU (можно заказать партию от 100 шт), но это 2011 год! А наши универы только сейчас пробуют их привязать к ботинкам.
            Да на видео алгоритм фильтра Маджвика с обработкой на борту RPi. Однако для Ардуино есть не менее интересный и более распространенный фильтр Калмана, и 101 неплохо сам производит интегральные вычисления показания своего IMU.

            Дальше больше: использовании А101 (EKF (extended Kalman filter) и BluetoothLE в одном флаконе) можно на каждую конечность повесить такие датчики, передающие "уваренные" данные для центрального RPi, который можно разместить например в пряжке ремня. И ВУАЛЯ: МНОГОКООРДИНАТНАЯ, ФИЛЬТРОВАННАЯ ОТ ШУМОВ ОДОМЕТРИЯ

            • amd212

              У меня Samsung G8+ он дома не навигируется.

              Ничего плохого нет в том, что наши студенты самостоятельно делают инерциальную систему из современных (возможно отечественных) компонентов. Люди получают удовольствие да ещё и в процессе созидания. :-)
              Ну и вы займитесь всем этим! И про вас тоже напишут. А кто-то в комментариях заметит "Ну это элементарно, фильтр Маджвика или фильтр Калмана давно уже всё это делают."

              • varz

                нет отечественных компонентов для подобных систем.
                Неплохой у тебя девайс: 6DoF точно есть, возможно есть гироскоп, что уже 9DoF + магнитометр (компас)
                100% ты можешь подписаться на DGPS поправки (сервис платный), что даст на открытой местности точность метра два, и дальше уже использовать DoF IMU девайса внутри помещения с погрешностью см 30 вывести свой трекинг на ГуглМапс или ЯндексМапс, что очень даже гуд для гражданского непрофессионального оборудования.

                В гуглплей есть програмки и для IMU и для текинга по нему :)

  8. alexsim

    Самое главное в этой обуви не то, что Вы обсуждаете.
    Это тотальная слежка за тобой.
    Теперь каждый твой шаг под присмотром.

    • amd212

      Они уже давно делают это посредством твоего собственного смартфона :-(

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.