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黑科技:沒有GPS的導航也是可能的

IEEE電氣電子工程師 ? 來源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-03-09 15:30 ? 次閱讀

盡管只要接收機位于多個衛星的視線內,GPS就可以定位地球上的任何物體,但同一設備在室內定位時可能會很困難。猶他大學的一個研究小組已經找到了解決這個問題的辦法。該團隊開發了一套傳感器和電路,即可將其安裝到靴子(鞋)上,無需使用GPS信號,就以確定其位置,定位精確度在室內和室外均約為5米。

導航系統安裝在一個非常笨重的原型靴中,這個靴子可以幫助救援人員在建筑物內導航,并向消防隊員顯示他們團隊的其它成員所在的位置。它也可能與虛擬或者增強現實游戲集成。

猶他小組的導航系統建立在慣性測量單元或者簡稱為IMU(inertial measurement unit,慣性測量單元)上 - 一個包含陀螺儀,磁力計和加速計的小黑盒。猶他大學電氣工程師Darrin Young希望能夠在便攜式電子設備中使用IMU。然而,這些傳感器廉價版本的讀數會隨著時間而漂移,并且其錯誤可能會迅速累積。 Young讓其研究生Qingbo Guo想方設法讓這些傳感器保持校準。郭找到了生物力學的解決方案。即在每個步伐中,腳后跟錨定在地面約100毫秒。 Guo想出了方法來如何衡量這個靜止時刻,并用它來糾正運動中IMU漂移的數據誤差。

Guo設計了一個靈活的MEMS壓力傳感器,放置在帶有IMU的靴子的鞋墊底下。他計算出系統需要大約1000個傳感器才能獲得準確的讀數(并且在某些傳感器斷裂的情況下提供冗余備份功能),并且構建了定制電路來合成來自IMU和壓力傳感器的數據,并設計了必要的算法。在原型中,定制電路位于安裝在保護罩側面的印刷電路板上。他們將傳感器放在引導裝置外面以便于訪問和調試,但它可能位于鞋底內部并可以使用藍牙技術來連接。

接著他用電纜連接到背包里的一臺筆記本電腦,然后開始走路。為了測試導航系統,Guo在鹽湖城用導航引導跟蹤器走了約三公里,然后將原型數據與GPS數據進行比較。在校園十次散步后,最大誤差約為5.5米。他還在舊金山金門公園漫長的漫步道路中測試了該系統。系統的工作原理與哪種地形無關。這一表現與GPS相媲美,但它能夠在沒有GPS信號如室內起作用。


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原文標題:黑科技:沒有GPS的導航也是可能的

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