Датчик в ботинке позволяет точно определить местоположение без GPS

Спутниковая система позиционирования способна определить местоположение человека в любой точке Земли, лишь бы приемник был в зоне действия спутника. Внутри помещения с этим сложнее. Инженеры Университета Юты разработали устройство, определяющее местоположение с точностью до 5 метров без помощи GPS.

Навигационная система устанавливается в походных ботинках и помогает спасателям и пожарным ориентироваться внутри строений. Также ее можно интегрировать в аппаратуру для видеоигр в виртуальной или дополненной реальности.

Датчик создан на основе гиростабилизатора — коробочки с гироскопом, магнитометром и акселерометром. Подобные системы устанавливаются на самолетах. Инженер Даррин Янг решил применить их в качестве портативной электроники. Но дешевые версии гиростабилизаторов со временем начинают сбоить, и ошибки быстро накапливаются. «Если вы сидите на месте, показания должны равняться нулю», — говорит Янг. Но через 5 — 10 минут сидения на стуле дешевый прибор может начать утверждать, что вы отошли на сотню шагов.

Инженеры нашли способ откалибровать гиростабилизатор с помощью биомеханики. Во время каждого шага пятка прижимается к земле примерно на 100 миллисекунд. Это мгновение покоя можно измерить и использовать для коррекции показаний прибора. Разработав датчик давления, исследователи поместили его в подошву ботинка и соединили с гиростабилизатором. Всего для корректной работы системы требуется около 1000 сенсоров (с запасом, на случай, если несколько сломаются от нагрузки). В прототипе печатная плата установлена снаружи ботинка, но в конечном продукте она будет спрятана внутри и подключена через Bluetooth.

В ходе испытаний инженеры прошлись по Солт-Лейк-Сити около трех километров, а потом сравнили полученные данные прототипа с показаниями GPS. После десяти таких прогулок максимальная неточность составила 5,5 м, то есть оказалась на одном уровне с GPS, но новая система работала с такой же точностью и внутри помещений, сообщает IEEE Spectrum.