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Un sistema di posizionamento indoor basato sull'ecolocalizzazione
Il sistema di posizionamento globale satellitare ha rivoluzionato il modo in cui gli esseri umani interagiscono con il nostro pianeta. Ma una grave debolezza è che il GPS non funziona in ambienti chiusi. Di conseguenza, ricercatori e ingegneri hanno studiato vari modi per calcolare la posizione nelle porte in modo semplice ed economico.
È più facile dirlo che farlo. I sistemi che si basano sui segnali WiFi, ad esempio, hanno una precisione limitata perché la potenza del segnale varia notevolmente all'interno di un edificio, rendendo difficile l'esecuzione di misurazioni ripetibili e non ambigue. Quindi i ricercatori stanno esplorando una serie di altri metodi innovativi per individuare la posizione al chiuso.
Oggi diamo un'occhiata a un nuovo approccio per la localizzazione indoor basato sul suono. Ruoxi Jia e compagni dell'Università della California, Berkeley, hanno sviluppato un meccanismo semplice ed economico in grado di identificare stanze diverse sulla base di un set di dati relativamente piccolo raccolto in anticipo.
Il nuovo sistema è essenzialmente una forma di ecolocalizzazione. Emetti un suono e poi ascolta il ritorno che sarà distorto in un modo che dipende dalle dimensioni e dalla forma della stanza, dai materiali delle pareti e dei pavimenti, nonché dai mobili e dalle persone al suo interno.
Il problema con questa tecnica è che fino ad ora ha richiesto apparecchiature di misurazione speciali come un microfono in grado di misurare con precisione il campo sonoro. Anche in questo caso, il problema del rumore indesiderato può confondere notevolmente le cose.
Jia e compagni aggirano questo problema elaborando il segnale in un modo che ignori il rumore. E questo consente loro di acquisire dati utilizzando il microfono e gli altoparlanti integrati su un normale laptop.
Questi ragazzi hanno testato il loro sistema in 10 stanze diverse nel campus di Berkeley. Il laptop produce un insieme distintivo di onde sonore e quindi ascolta l'eco. Hanno preso 50 campioni in ogni luogo, che includevano rumori di sottofondo come passi, parlare e riscaldamento e suoni di ventilazione. Hanno quindi elaborato questi dati per trovare l'impronta digitale dell'eco univoca per ogni stanza.
I risultati sono interessanti. Dicono di poter identificare le singole stanze con una precisione del 97,8 per cento. Chiamano il loro nuovo sistema SoundLoc.
Ciò apre una serie di applicazioni potenzialmente importanti. Jia e co sono particolarmente interessati all'utilizzo della tecnica per ridurre il consumo energetico negli edifici. Circa il 40% del consumo energetico negli Stati Uniti proviene da edifici commerciali e residenziali. Se quegli edifici sono vuoti, ciò rappresenta uno spreco significativo.
Il problema, ovviamente, è determinare quando non vengono utilizzate stanze specifiche e spegnere le luci, il riscaldamento e così via di conseguenza.
Non è difficile immaginare come SoundLoc può aiutare se la firma sonora di una stanza può essere utilizzata per determinare se c'è qualcuno, anche se questo non è qualcosa che il team ha testato finora. Aumenta la possibilità di edifici pieni di computer che cinguettano costantemente e ascoltano i risultati per determinare se c'è qualcuno in giro.
Ovviamente, ci sono sfide significative davanti a far funzionare un sistema come quello. Ma il primo passo è l'identificazione della stanza che questi ragazzi hanno dimostrato essere una possibilità ragionevole.
Rif: arxiv.org/abs/1407.4409 : SoundLoc: metodo acustico per la localizzazione di interni senza infrastrutture