211service.com
Traagheidssensoren verbeteren de GPS-prestaties van smartphones
Als je ooit een smartphone hebt gebruikt om te navigeren, weet je dat een van de grootste problemen bijna geen sap meer heeft. GPS-sensoren zijn een aanzienlijk batterijverbruik en daarom vereist elke reis van aanzienlijke lengte een soort externe stroombron. Daar komt nog bij dat het moeilijk is om zelfs maar een GPS-signaal te krijgen op locaties in het stadscentrum waar torenhoge kantoorgebouwen, bruggen en tunnels regelmatig samenzweren om het signaal te blokkeren.
Dus een truc die het stroomverbruik vermindert en de positioneringsnauwkeurigheid van het apparaat verhoogt, zou zeker nuttig zijn.
Tegenwoordig zeggen Cheng Bo van het Illinois Institute of Technology in Chicago en een paar vrienden dat ze precies zo'n programma hebben ontwikkeld, SmartLoc genaamd, en het uitgebreid hebben getest tijdens een reis door de winderige stad.
Ze zeggen dat GPS in de stad een positioneringsnauwkeurigheid heeft van ongeveer 40 meter. Ter vergelijking: hun SmartLoc-systeem bepaalt de locatie tot op 20 meter, 90 procent van de tijd.
Dus hoe hebben deze jongens deze verbetering bereikt? De truc die Bo en vrienden gebruiken, is om de traagheidssensoren van de smartphone te gebruiken om zijn positie te bepalen wanneer de GPS offline is.
De manier waarop dit werkt is eenvoudig. Stel je een smartphone voor die aan de voorruit van een auto is bevestigd die door de stad rijdt. Met een GPS-meting om mee te beginnen, weet de smartphone waar hij is op de ingebouwde of online kaart. Vervolgens gebruikt het de traagheidssensor om zijn versnelling te meten, wat een beweging voorwaarts of een bocht naar links of rechts aangeeft, enzovoort.
Op zichzelf zijn dit soort gegevens niet erg nuttig, omdat het moeilijk te zeggen is hoe ver het voertuig heeft afgelegd en of de acceleratie bijvoorbeeld het gevolg was van het versnellen van de auto of het overrijden van een bultrugbrug.
Om dit te omzeilen, onderzoekt de smartphone het weggedeelte op de kaart op zoek naar weglay-outs en functies die de sensoren kunnen beïnvloeden; zaken als bochten in de weg, verkeerslichten, bultrugbruggen enzovoort. Elk van deze heeft een specifieke traagheidshandtekening die de telefoon kan herkennen. Op deze manier kan het de traagheidssignalen afstemmen op de wegkenmerken op dat punt.
De sleutel hier is dat elk wegkenmerk een unieke signatuur heeft. Bo en co hebben een breed scala aan traagheidskenmerken ontdekt, zoals de vertraging, het wachten en de versnelling die gepaard gaan met een set verkeerslichten, de krachten die gepaard gaan met draaien (en hoe deze verschillen van de krachten die worden gegenereerd door bijvoorbeeld het wisselen van rijstrook) en zelfs de verandering in de zwaartekracht bij het oversteken van een brug.
Nadat deze gegevens zijn verzameld, zoekt het SmartLoc-programma naar deze handtekeningen terwijl de auto rijdt. Deze jongens hebben het getest met een Galaxy S3-smartphone in de straten van Chicago en zeggen dat het goed werkt. Ze wijzen erop dat in het stadscentrum het GPS-signaal kan verdwijnen over afstanden tot een kilometer, waardoor een conventioneel navigatiesysteem volledig in de war zou raken.
SmartLoc vult echter eenvoudig de gaten op met behulp van zijn traagheidssignatuurdatabase en een kaart van het gebied. Uit onze uitgebreide evaluaties blijkt dat SmartLoc de lokalisatienauwkeurigheid verbetert tot minder dan 20 m voor meer dan 90% wegen in het centrum van Chicago, vergeleken met ≥ 50% met onbewerkte GPS-gegevens, zeggen ze.
Dat ziet er zeker handig uit. En dit soort prestaties kunnen ook helpen om batterijvermogen te besparen door een smartphone de GPS-sensor periodiek uit te schakelen en alleen te laten werken met behulp van de traagheidssensor.
Wat Bo en co niet doen, is hun plannen voor hun nieuwe systeem uitleggen. Een voor de hand liggend idee zou zijn om het als app uit te brengen - het werkt duidelijk al op het Android-platform. Een ander idee zou zijn om de technologie te verkopen aan een bestaand kaartenbedrijf. Misschien zijn ze beide van plan. Wat het doel ook is, het lijkt de moeite waard om in de gaten te houden.
Referentie: arxiv.org/abs/1310.8187 : SmartLoc: oriëntatiepunten stil detecteren voor op smartphones gebaseerde stedelijke lokalisatie