211service.com
GPS die nooit faalt
Rijd door een straat in Manhattan en het navigatiesysteem van uw auto knippert in en uit dienst. Dat komt omdat de satellietsignalen van het Global Positioning System (GPS) die door autonavigatiesystemen en andere technologieën worden gebruikt, door gebouwen worden geblokkeerd. GPS werkt ook niet goed binnenshuis, in tunnels en metrosystemen, of in grotten - een probleem voor iedereen, van hulpverleners tot soldaten.
Maar in een recente vooruitgang die nog niet is gepubliceerd, hebben onderzoekers van Sarnoff , in Princeton, NJ, zeggen dat hun prototypetechnologie - die geavanceerde verwerking van stereovideobeelden gebruikt om GPS-lacunes op te vullen - de locatienauwkeurigheid kan handhaven tot op één meter na een halve kilometer bewegen door zogenaamde GPS-ontkende omgevingen.
Dat soort resolutie is een grote vooruitgang in het veld en geeft GPS-achtige nauwkeurigheid over afstanden die relevant zijn voor intermitterende servicelacunes die kunnen optreden in stedelijke gevechten of rijden in de binnenstad. Dit is een algemeen onderzoeksprobleem op het gebied van computervisie, maar niemand heeft het soort nauwkeurigheid dat we krijgen, zegt Rakesh Kumar, een computerwetenschapper bij Sarnoff. Het werk was gedeeltelijk gebaseerd op eerder onderzoek dat in Sarnoff werd gedaan door David Nister, een computerwetenschapper die nu aan de Universiteit van Kentucky werkt.
Motilal Agrawal , een computerwetenschapper bij SRI International, in Menlo Park, CA, die ook GPS-ontkende locatietechnologieën ontwikkelt, is het ermee eens en zegt dat de vooruitgang in wezen een vijfvoudige sprong in nauwkeurigheid vertegenwoordigt. We hebben dat gerapporteerde foutenpercentage nog niet eerder gezien, zegt Agrawal. Dat is verdomd goed. Voor ons is een meterfout typisch meer dan 100 meter - en om die meer dan 500 meter te halen is opmerkelijk en best goed.
De aanpak maakt gebruik van vier kleine camera's, die uiteindelijk op de helm van een soldaat of op de bumper van een auto kunnen worden aangebracht. Twee camera's zijn naar voren gericht en twee naar achteren gericht. Wanneer GPS-signalen vervagen, berekent de technologie de locatie in de 3D-ruimte door berekeningen te maken van de objecten die door het 2D-beeldveld gaan terwijl de camera beweegt.
Dit is een taak met meerdere stappen. De technologie leidt eerst de afgelegde afstand af door te berekenen hoe een reeks vaste objecten beweegt ten opzichte van het camerabeeld. Vervolgens worden deze kleine bewegingen bij elkaar opgeteld om de totale afstand te berekenen. Maar aangezien het optellen van veel kleine bewegingen in de loop van de tijd tot fouten kan leiden - een probleem dat drift wordt genoemd - identificeert de software oriëntatiepunten en vindt dezelfde oriëntatiepunten in volgende frames om deze afwijking te corrigeren. Dit deel van de technologie wordt visuele odometrie genoemd. Ten slotte onderscheidt de technologie welke objecten bewegen en filtert ze uit om te voorkomen dat de berekeningen worden verstoord. Het werkt zelfs in uitdagende, rommelige omgevingen, zegt Kumar.
De essentiële methode is zoals hoe mensen navigeren, zegt Kumar. Wanneer mensen hun ogen sluiten tijdens het lopen, zullen ze naar links of rechts uitwijken. U gebruikt uw gezichtsvermogen om te weten of u rechtdoor gaat of draait. Dan gebruik je het gezichtsvermogen om oriëntatiepunten te herkennen.
Hoewel het algemene idee al jaren wordt nagestreefd, heeft Sarnoff de mijlpaal van één meter nauwkeurigheid pas in de afgelopen drie maanden bereikt - een vooruitgang die binnenkort zal worden gepubliceerd, zegt Kumar. Het is een belangrijke stap vooruit, zegt Frank Dellaert, computerwetenschapper bij Georgia Tech. Dat is veelzeggend, zegt hij. De reden is dat het toevoegen van deze snelheden in de loop van de tijd fouten opstapelt, en het verkrijgen van dit soort nauwkeurigheid over zo'n afstand betekent dat de 'visuele odometrie'-component van hun systeem van zeer hoge kwaliteit is.
Kumar zegt dat de technologie gebruikers - of het nu soldaten, robots of uiteindelijk chauffeurs zijn - in staat stelt om nauwkeurige kaarten te maken van waar ze zijn geweest, en ook om met elkaar te communiceren om een gemeenschappelijk beeld van hun relatieve locaties op te bouwen.
Kurt Konolige, Agrawal's onderzoekspartner bij SRI, waarvan Sarnoff een dochteronderneming is, zegt dat een van de doelen is om de rekenkracht te verminderen die nodig is om zo'n intensieve verwerking van videobeelden uit te voeren - iets waar de groep van Kumar aan werkt. Maar als het formaat en de kosten laag genoeg zouden kunnen zijn, zegt hij, zou je je ook kleine apparaten kunnen voorstellen die mensen zouden kunnen dragen als ze zich door een stad verplaatsen, bijvoorbeeld, of in een groot gebouw, die hun positie zouden bijhouden en hen zouden leiden naar locaties.
De technologie, gefinancierd door het Office of Naval Research (ONR), wordt getest door militaire eenheden voor gebruik in stedelijke gevechten. Dylan Schmorrow, de ONR-programmamanager, zegt dat het werk van Sarnoff uniek en belangrijk is omdat hun technologie een relatief goedkope methode toevoegt voor het maken van visuele oriëntatiepunten met gewone camera's, zodat andere sensoren nauwkeuriger kunnen werken.
Kumar zegt dat hoewel de eerste prioriteit is om volwassen versies van de technologie te leveren aan de militaire sponsors van Sarnoff, de volgende stap zal zijn om te proberen een versie te produceren die kan werken in de auto-industrie. Hij zegt dat de technologie nog niet is gepresenteerd aan autobedrijven, maar dat zijn we wel van plan. Hij voegt eraan toe dat de grootste ultieme commerciële toepassing zou zijn om autonavigatiesystemen te verbeteren.