211service.com
Ett inomhuspositioneringssystem baserat på ekolokalisering
Det satellitbaserade globala positioneringssystemet har revolutionerat hur människor interagerar med vår planet. Men en allvarlig svaghet är att GPS inte fungerar inomhus. Följaktligen har forskare och ingenjörer studerat olika sätt att räkna ut position i dörrar på ett sätt som är enkelt och billigt.
Det är lättare sagt än gjort. System som förlitar sig på WiFi-signaler, till exempel, har begränsad noggrannhet eftersom signalstyrkan varierar dramatiskt i en byggnad vilket gör det svårt att göra repeterbara, entydiga mätningar. Så forskare undersöker ett antal andra innovativa metoder för att lokalisera inomhusposition.
Idag får vi en inblick i ett nytt tillvägagångssätt för inomhuslokalisering baserat på ljud. Ruoxi Jia och kompisar vid University of California, Berkeley har utvecklat en enkel och billig mekanism som kan identifiera olika rum baserat på en relativt liten datamängd som samlats in i förväg.
Det nya systemet är i huvudsak en form av ekolokalisering. Avge ett ljud och lyssna sedan efter returen som kommer att förvrängas på ett sätt som beror på rummets storlek och form, materialen på väggarna och golven samt möblerna och människorna i det.
Problemet med denna teknik är att den hittills har krävt speciell mätutrustning såsom en mikrofon som kan mäta ljudfältet exakt. Även då kan frågan om oönskat buller förvirra saken avsevärt.
Jia och co kommer runt detta genom att bearbeta signalen på ett sätt som ignorerar bruset. Och det gör att de kan ta data med den inbyggda mikrofonen och högtalarna på en vanlig bärbar dator.
De här killarna har testat sitt system i 10 olika rum på Berkeley campus. Den bärbara datorn producerar en distinkt uppsättning ljudvågor och lyssnar sedan efter ekot. De tog 50 prover på varje plats, vilket inkluderade bakgrundsljud som fotsteg, samtal och värme- och ventilationsljud. De bearbetade sedan dessa data för att hitta det unika ekofingeravtrycket för varje rum.
Resultaten är intressanta. De säger att de kan identifiera enskilda rum med en noggrannhet på 97,8 procent. De kallar sitt nya system för SoundLoc.
Det öppnar upp ett antal potentiellt viktiga applikationer. Jia och co är särskilt intresserade av att använda tekniken för att minska energiförbrukningen i byggnader. Cirka 40 % av energianvändningen i USA kommer från kommersiella byggnader och bostadshus. Om dessa byggnader står tomma, är det ett betydande slöseri.
Problemet är naturligtvis att avgöra när specifika rum inte används och att släcka ljus, värme och så vidare i enlighet med detta.
Det är inte svårt att föreställa sig hur SoundLoc kan hjälpa om ett rums ljudsignatur kan användas för att avgöra om någon är i det, även om det inte är något teamet har testat hittills. Det ökar möjligheten för byggnader fyllda med datorer som ständigt kvittrar och lyssnar på resultaten för att avgöra om någon är i närheten.
Uppenbarligen finns det betydande utmaningar framför sig för att få ett sådant system att fungera. Men det första steget är rumsidentifiering som dessa killar har visat är en rimlig möjlighet.
Ref: arxiv.org/abs/1407.4409 : SoundLoc: Akustisk metod för lokalisering inomhus utan infrastruktur