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I sensori inerziali migliorano le prestazioni GPS dello smartphone
Se hai mai usato uno smartphone per navigare, saprai che uno dei problemi più grandi è l'esaurimento del succo. I sensori GPS consumano notevolmente la batteria e quindi qualsiasi viaggio di lunghezza significativa richiede un qualche tipo di fonte di alimentazione esterna. A ciò si aggiunge la difficoltà di ottenere un segnale GPS anche in luoghi del centro città dove torreggianti palazzi di uffici, ponti e tunnel regolarmente cospirano per bloccare il segnale.
Quindi un trucco che riduca il consumo di energia aumentando la precisione di posizionamento del dispositivo sarebbe sicuramente utile.
Oggi, Cheng Bo presso l'Illinois Institute of Technology di Chicago e alcuni amici affermano di aver sviluppato proprio un programma del genere, chiamato SmartLoc, e di averlo testato ampiamente durante i viaggi nella città ventosa.
Dicono che in città il GPS abbia una precisione di posizionamento di circa 40 metri. In confronto, il loro sistema SmartLoc individua la sua posizione entro 20 metri, il 90% delle volte.
Quindi, come hanno ottenuto questi ragazzi questo miglioramento? Il trucco che usano Bo e compagni è sfruttare i sensori inerziali dello smartphone per determinarne la posizione ogni volta che il GPS è offline.
Il modo in cui funziona è semplice. Immagina uno smartphone fissato al parabrezza di un'auto che gira in città. Data una lettura GPS per cominciare, lo smartphone sa dove si trova sulla sua mappa integrata o online. Quindi utilizza il sensore inerziale per misurare la sua accelerazione, indicando uno spostamento in avanti o una svolta a sinistra oa destra e così via.
Di per sé, questo tipo di dati non è molto utile perché è difficile dire quanto lontano ha percorso il veicolo e se l'accelerazione è stata il risultato dell'accelerazione dell'auto o del passaggio su un ponte a schiena d'asino, ad esempio.
Per ovviare a questo, lo smartphone esamina la sezione di strada sulla mappa alla ricerca di tracciati stradali e caratteristiche che potrebbero influenzare i sensori; cose come curve della strada, semafori, ponti a schiena d'asino e così via. Ognuno di questi ha una firma inerziale specifica che il telefono può individuare. In questo modo, può abbinare i segnali inerziali alle caratteristiche stradali in quel punto.
La chiave qui è che ogni caratteristica della strada ha una firma unica. Bo e co hanno scoperto un'ampia gamma di segni inerziali, come la decelerazione, l'attesa e l'accelerazione associate a una serie di semafori, le forze associate alle svolte (e come queste differiscono dalle forze generate dai cambi di corsia, ad esempio) e anche il cambiamento della forza di gravità quando si attraversa un ponte.
Dopo aver raccolto questi dati, il programma SmartLoc cerca queste firme mentre l'auto è in movimento. Questi ragazzi l'hanno testato utilizzando uno smartphone Galaxy S3 per le strade della città di Chicago e dicono che funziona bene. Sottolineano che nel centro della città il segnale GPS può scomparire per distanze fino a un chilometro, il che lascerebbe completamente confuso un sistema di navigazione convenzionale.
Tuttavia, SmartLoc riempie semplicemente le lacune utilizzando il suo database di firme inerziali e una mappa dell'area. Le nostre valutazioni approfondite mostrano che SmartLoc migliora la precisione della localizzazione a meno di 20 m per oltre il 90% delle strade nel centro di Chicago, rispetto a ≥ 50% con i dati GPS grezzi, affermano.
Questo sembra sicuramente utile. E questo tipo di prestazioni potrebbe anche aiutare a risparmiare la carica della batteria consentendo a uno smartphone di spegnere periodicamente il sensore GPS e funzionare solo utilizzando il sensore inerziale.
Quello che Bo e co non fanno è spiegare i loro piani per il loro nuovo sistema. Un'idea ovvia sarebbe quella di rilasciarlo come app: chiaramente funziona già sulla piattaforma Android. Un'altra idea sarebbe quella di vendere la tecnologia a una società di mappatura esistente. Forse stanno pianificando entrambi. Qualunque sia l'obiettivo, sembra che valga la pena tenerlo d'occhio.
Rif: arxiv.org/abs/1310.8187 : SmartLoc: rilevamento silenzioso dei punti di riferimento per la localizzazione metropolitana basata su smartphone