211service.com
Tröghetssensorer förbättrar smartphones GPS-prestanda
Om du någonsin har använt en smartphone för att navigera vet du att ett av de största problemen är att få slut på juice. GPS-sensorer är en betydande batteriförbrukning och därför kräver varje resa av betydande längd någon form av extern strömkälla. Till det kommer svårigheten att ens få en GPS-signal på platser i stadskärnan där höga kontorsbyggnader, broar och tunnlar regelbundet konspirerar för att blockera signalen.
Så ett knep som minskar strömförbrukningen samtidigt som enhetens positioneringsnoggrannhet ökar skulle säkert vara användbart.
Idag säger Cheng Bo vid Illinois Institute of Technology i Chicago och några kompisar att de har utvecklat just ett sådant program, kallat SmartLoc, och att de har testat det flitigt när de har rest genom den blåsiga staden.
De säger att i staden har GPS en positioneringsnoggrannhet på cirka 40 meter. Som jämförelse pekar deras SmartLoc-system på sin plats inom 20 meter, 90 procent av tiden.
Så hur har dessa killar uppnått denna förbättring? Knepet som Bo och kompisar använder är att utnyttja smarttelefonens tröghetssensorer för att bestämma dess position närhelst GPS:en är offline.
Sättet det här fungerar på är enkelt. Föreställ dig en smartphone fäst vid vindrutan på en bil som kör runt i stan. Med en GPS-läsning att börja med vet smarttelefonen var den är på den inbyggda kartan eller onlinekartan. Den använder sedan tröghetssensorn för att mäta dess acceleration, vilket indikerar ett drag framåt eller en sväng åt vänster eller höger och så vidare.
I sig är den här typen av data inte särskilt användbar eftersom det är svårt att säga hur långt fordonet har färdats och om accelerationen var resultatet av att bilen till exempel rusade upp eller körde över en puckelbro.
För att komma runt detta undersöker smarttelefonen vägavsnittet på kartan och letar efter väglayouter och funktioner som kan påverka sensorerna; saker som kurvor på vägen, trafikljus, puckelbroar och så vidare. Var och en av dessa har en specifik tröghetssignatur som telefonen kan upptäcka. På detta sätt kan den matcha tröghetssignalerna till vägegenskaperna vid den punkten.
Nyckeln här är att varje vägfunktion har en unik signatur. Bo och co har upptäckt ett brett spektrum av tröghetssignaturer, såsom retardation, väntan och acceleration förknippad med en uppsättning trafikljus, krafterna som är förknippade med svängar (och hur dessa skiljer sig från krafterna som genereras av att byta fil, till exempel) och även förändringen i tyngdkraften när man går över en bro.
Efter att ha samlat in dessa data letar SmartLoc-programmet efter dessa signaturer medan bilen är i rörelse. De här killarna har testat den med en Galaxy S3-smarttelefon på stadens gator i Chicago och säger att den fungerar bra. De påpekar att i stadskärnan kan GPS-signalen försvinna på avstånd på upp till en kilometer, vilket skulle göra ett konventionellt navigationssystem helt förvirrat.
Men SmartLoc fyller helt enkelt i luckorna med hjälp av sin tröghetssignaturdatabas och en karta över området. Våra omfattande utvärderingar visar att SmartLoc förbättrar lokaliseringsnoggrannheten till mindre än 20 m för mer än 90 % av vägarna i Chicagos centrum, jämfört med ≥ 50 % med rå GPS-data, säger de.
Det ser säkert praktiskt ut. Och den här typen av prestanda kan också hjälpa till att spara batteri genom att tillåta en smartphone att periodiskt stänga av GPS-sensorn och endast köra med tröghetssensorn.
Vad Bo och co inte gör är att förklara sina planer för sitt nya system. En uppenbar idé skulle vara att släppa den som en app – den fungerar uppenbarligen redan på Android-plattformen. En annan idé skulle vara att sälja tekniken till ett befintligt kartföretag. Kanske planerar de båda. Oavsett målet verkar det vara värt att hålla ett öga på.
Ref: arxiv.org/abs/1310.8187 : SmartLoc: Känner av landmärken tyst för smartphonebaserad storstadslokalisering