Рейтинг@Mail.ru

Навигация без GPS

28.03.2012, автор: Макар Алтынов


В своё время мы писали о разработке американской фирмы Audiovox – миниатюрном брелочке-навигаторе ECCO, позволяющем запомнить маршрут до припаркованного автомобиля. Эту статью прочёл один наш соотечественник c неплохим инженерным образованием и как бы невзначай сказал: «Я могу сделать лучше»!

Нашего инженера напрягло одно очевидное неудобство предложенной американцами конструкции – уязвимость перед потерей сигналов от спутников. Допустим, машина припаркована на подземной стоянке очень большого торгового центра, вы пошли за покупками – и заблудились. Это совершенно рядовая ситуация! Но GPS из неё вывести не сможет. Более того: если ECCO будет находиться в карманах одежды или дамской сумочке, то спутниковый сигнал он потеряет с вероятностью гораздо большей, чем 50%. К тому же ECCO никак не может отследить вертикальные перемещения – в лифтах, по лестницам, а таковых в крупных мегамоллах и офисных центрах бывает едва ли меньше горизонтальных.

В общем, идея модернизации состоит в следующем: научить работать трекер без привязки к GPS, по крайней мере – постоянной. И на современном уровне развития микроэлектронной техники это сделать не так уж трудно.

Основу конструкции составит миниатюрный гироскоп, пьезокерамический или другой конструкции. Таковых сейчас довольно много – вот (http://www.st.com/internet/analog/product/253026.jsp) и вот (http://www.elpapiezo.ru/giroskop_MPG1.shtml), например. Гироскоп интегрируется в процессорную схему обработки сигналов с достаточным количеством памяти и одним-двумя дополнительными акселерометрами. Работать это может так: в момент постановки машины на охрану берётся сигнал GPS и запоминаются координаты. Далее GPS служит только для контроля траектории и записи опорных меток. Так что трекер может сколь угодно терять спутники, важно, чтобы хотя бы два-три раза за маршрут он их на пару секунд увидел.

Маршрут записывается по показаниям гироскопа и сверяется с предустановленной картографической информацией. Здесь, судя по всему, таится главная проблема: у нас пока нет карт для пешеходной навигации с хорошим покрытием. Максимум, что имеется – дорожки внутри Садового кольца и близлежащих улиц (у Навтека), работа же по оцифровке остальной пешеходной площади Москвы идёт очень медленно. Про другие города можно и не говорить. А ведь просто пешеходных карт недостаточно – в идеале нужна 3D-оцифровка местности и внутренностей публичных зданий, а такое сейчас делается только для олимпийских объектов в Сочи.

Как бы то ни было, предложенная идея будет работать и без 3D-карт и даже без специальных пешеходных карт вообще. В этом случае отображение на дисплее просто будет более условным, без элементов привязки к местности. Так, как это сделано в ECCO – стрелочка компаса просто показывает направление движения. Только добавится третье измерение, так что одной стрелочкой уже не обойдёшься.

Коль скоро гироскоп способен отследить изменения вектора и ускорения, то «картинку» маршрута можно строить вообще без привязки к внешним данным. Главное, чтобы хватило ресурсов процессора всё это обработать и загнать в буфер. На обратном пути он просто verbatim (т.е. дословно) воспроизведёт результаты, поменяв где нужно полярность. Это и будет обратным маршрутом.

Повторим: такая навигация ограничена только объёмом встроенной памяти, что при нынешних емкостях флешек неактуально. Но, к сожалению, чем дальше пользователь уходит от точки, в которую ему предстоит вернуться, тем больше накапливается ошибок. Это как с генетическими мутациями – случайная неправильность не проявляется немедленно, но может быть убийственной для многих поколений вперёд. В переводе на язык пешехода это означает, что система будет анализировать случайные отклонения от движения с той же тщательностью, что и намеренные. Отклонился на полметра, начал лавировать в потоке пешеходов, остановился у киоска – всё это массивом данных идёт в буфер и будет впоследствии воспроизведено! Так что нужно предусмотреть определённое сглаживание, которое, к тому же, снизит вероятность «системных генетических ошибок», возникающих из-за очень большого количества информации, поступающей в обработку. Ну и неплохо, всё-таки, иметь точки привязки, которые иногда должен поставлять GPS.

Самое сложное – написать адекватное ПО. Чтобы сделать это коммерческим продуктом, потребуется целая научно-исследовательская работа. Но вчерне можно написать софт буквально на коленке, просто для эксперимента.

Представляете, какие широты открываются для конструкторов противоугонных систем? Мы уже писали об идее использования штатной навигации с гироскопами в деле отслеживания угнанных машин. Но там всё упирается в изначальные свойства навигаторов, не предназначенных для сколь-нибудь продолжительного независимого трекинга. Здесь же предполагается система слежения, спроектированная непосредственно под гироскоп. Значит, проблемой перестают быть многоэтажные паркинги, подвалы и т.п. Как передать сведения о местоположении владельцу – это уже другой вопрос, главное, это местоположение появляется возможность определить.
Автор: Макар Алтынов