Ученые обещают прорыв в навигации

Ученые из института KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology – Корейский научно-исследовательский институт передовых технологий) рассказали о значительных успехах в определении местоположения объектов внутри помещений. Это серьезный технологический прорыв, поскольку привычная уже спутниковая навигация работает исключительно на открытом воздухе или вблизи окон, информирует UBR.ua со ссылкой на internetua.com.

Базой для новой технологии навигации внутри зданий стали два компонента: смартфоны и сканирование точек доступа Wi-Fi.

Технологии спутниковой навигации стали частью повседневной жизни для многих людей в мире. В то же время, такая навигация неустойчиво работает в помещениях, на узких улицах с высокими зданиями и плотной застройкой. Точность спутникового сигнала сильно ухудшается в окружении стен, крыш и других помех. Кроме того, точность спутниковой навигации по высоте в три раза хуже, чем по горизонтали, что делает почти невозможным фиксацию положения объектов, скажем, на одном из этажей небоскреба.

Чтобы определить позицию пользователей внутри зданий, сервисы с привязкой к местоположению обычно используют связку из спутниковой навигации и беспроводных сетей, включая Wi-Fi, сотовые сети, а также коммуникации малого радиуса действия вроде UWB (Ultra Wide Band) и RFID. Например, существующая система WPS (WiFi Positioning System), которую используют компании Google и Apple, использует данные и от GPS-датчиков, и сигналы от точек доступа Wi-Fi.

Профессор кафедры прикладной математики Дон Су Хан из KAIST убежден, что возможности технологии WPS полезны, но недостаточны, поскольку для определения положения точки доступа Wi-Fi необходим сигнал GPS. Даже рядом с множеством точек доступа такая навигация будет бесполезна без GPS-сигнала. Корейские ученые предлагают ориентироваться исключительно по точкам доступа Wi-Fi и их уникальным характеристикам, "отпечаткам".

Профессор Хан и его команда разработали новый метод для построения карты радиосигналов Wi-Fi без использования GPS. "Отпечатки" Wi-Fi в этом методе представляют собой набор показателей по уровню сигнала от каждой из точек, измеренному на мобильном устройстве. Радио-карта Wi-Fi показывает уровни сигнала от точек доступа в разных местах изучаемого места. В итоге каждый "отпечаток" Wi-Fi оказывается связан с информацией о конкретном месте.

В ходе исследования информация со смартфонов собиралась каждые 30 минут. Ученые обнаружили, что мобильные устройства, включая смартфоны, далеко не всегда находятся в движении, часто оставаясь в одних и тех же местах. Например, при полной занятости у смартфона почти всегда есть постоянное место на работе и дома. Используя домашний и служебный адрес пользователя в качестве отправных точек, собранные "отпечатки" Wi-Fi были разбиты на две больших группы: дом и работа. Далее адреса дома и работы преобразовали в географические координаты (с помощью сервиса геокодинга компании Google), чтобы привязать радиоотпечатки к местности. Полученная радиокарта связывает воедино радиоотпечатки и координаты конкретных мест на карте.

В ходе экспериментальной проверки исследователи выбрали четыре района в Южной Корее (с деловыми и жилыми зданиями), собрали 7000 Wi-Fi "отпечатков" с 400 точками доступа в каждом районе, а затем построили радиокарту. Тесты на каждом из районов показали, что точность определения местоположения повышается по мере накопления данных, а когда собранные данные покрывают более 50% территории района, средняя ошибка в расстоянии по карте не превышает 10 м.

Технологии вроде представленной корейскими учеными могут существенно изменить жизнь людей в будущем. В частности, такие системы помогут лучше находить потерянные аппараты и определять положение в многоэтажных комплексах.