GPS der aldrig svigter

Kør ned ad en gade på Manhattan, og din bils navigationssystem blinker ind og ud af drift. Det skyldes, at GPS-satellitsignalerne (Global Positioning System) brugt af bilnavigationssystemer og andre teknologier bliver blokeret af bygninger. GPS fungerer heller ikke godt indendørs, inde i tunneler og undergrundssystemer eller i huler - et problem for alle fra beredskabsarbejdere til soldater.

Men i et nyligt fremskridt, der endnu ikke er offentliggjort, har forskere ved Sarnoff , i Princeton, NJ, siger, at deres prototypeteknologi – som bruger avanceret behandling af stereovideobilleder til at udfylde GPS-huller – kan opretholde placeringsnøjagtighed inden for en meter efter en halv kilometers bevægelse gennem såkaldte GPS-benægtede miljøer.

Den slags opløsning er et stort fremskridt på området, hvilket giver GPS-lignende nøjagtighed over afstande, der er relevante for intermitterende servicegab, der kan opstå i bykampe eller kørsel i centrum. Dette er et generelt forskningsproblem inden for computersyn, men ingen har fået den form for nøjagtighed, vi får, siger Rakesh Kumar, en datalog ved Sarnoff. Arbejdet var delvist baseret på tidligere forskning udført i Sarnoff af David Nister, en datalog nu ved University of Kentucky.

Motilal Agrawal , en datalog ved SRI International i Menlo Park, CA, som også udvikler GPS-benægtede lokaliseringsteknologier, er enig og siger, at fremskridtet i det væsentlige repræsenterer et femdobbelt spring i nøjagtighed. Vi har ikke set den rapporterede fejlrate før, siger Agrawal. Det er forbandet godt. For os er en meter fejl typisk over 100 meter – og at få det over 500 meter er bemærkelsesværdigt og ganske godt.

Tilgangen bruger fire små kameraer, som i sidste ende kan monteres på en soldats hjelm eller på kofangeren af ​​en bil. To kameraer vender fremad og to vender tilbage. Når GPS-signaler fader ud, beregner teknologien placering i 3-D-rum ved at foretage beregninger fra de objekter, der passerer gennem dets 2-D-synsfelt, når kameraet bevæger sig.

Dette er en flertrinsopgave. Teknologien udleder først tilbagelagt afstand ved at beregne, hvordan en række faste objekter bevæger sig i forhold til kamerabilledet. Så lægger den disse små bevægelser sammen for at beregne den samlede afstand. Men da sammenlægning af mange små bevægelser kan introducere fejl over tid – et problem kaldet drift – identificerer softwaren landemærker og finder de samme vartegn i efterfølgende frames for at rette op på denne drift. Denne del af teknologien kaldes visuel odometri. Endelig skelner teknologien, hvilke objekter der bevæger sig, og filtrerer dem fra for at undgå at kaste beregningerne af sig. Det fungerer selv i udfordrende, rodede miljøer, siger Kumar.

Den væsentlige metode er ligesom, hvordan folk navigerer, siger Kumar. Når folk lukker øjnene, mens de går, vil de svinge til venstre eller højre. Du bruger dit syn til at vide, om du skal ligeud eller dreje. Så bruger du synet til at genkende vartegn.

Mens den generelle idé har været forfulgt i årevis, har Sarnoff kun opnået milepælen på én meter nøjagtighed inden for de seneste tre måneder - et fremskridt, der snart vil blive offentliggjort, siger Kumar. Det er et vigtigt fremskridt, siger Frank Dellaert, en datalog ved Georgia Tech. Det er væsentligt, siger han. Årsagen er, at tilføjelse af disse hastigheder over tid akkumulerer fejl, og at få denne type nøjagtighed over en sådan afstand betyder, at den 'visuelle odometriske' komponent i deres system er af meget høj kvalitet.

Kumar siger, at teknologien også gør det muligt for brugere – hvad enten det er soldater, robotter eller i sidste ende chauffører – at bygge nøjagtige kort over, hvor de har været, og også at kommunikere med hinanden for at opbygge et fælles billede af deres relative placeringer.

Kurt Konolige, Agrawals forskningspartner hos SRI, som Sarnoff er et datterselskab af, siger, at et mål er at reducere de beregningsmæssige hestekræfter, der er nødvendige for at udføre en så intensiv behandling af videobilleder - noget Kumars gruppe arbejder på. Men hvis størrelsen og omkostningerne kunne gøres lave nok, siger han, kunne man også forestille sig små enheder, som folk kunne bære, når de bevægede sig rundt i en by, f.eks. eller inde i en stor bygning, som ville holde styr på deres position og guide dem til lokationer.

Teknologien, finansieret af Office of Naval Research (ONR), bliver testet af militære enheder til brug i bykamp. Dylan Schmorrow, ONR-programlederen, siger, at Sarnoffs arbejde er unikt og vigtigt, fordi deres teknologi tilføjer en relativt billig metode til at skabe visuelle vartegn med almindelige kameraer for at tillade andre sensorer at arbejde mere præcist.

Kumar siger, at mens førsteprioriteten er at levere modne versioner af teknologien til Sarnoffs militære sponsorer, vil næste skridt være at forsøge at producere en version, der kan fungere i bilindustrien. Han siger, at teknologien endnu ikke er blevet præsenteret for bilselskaber, men det planlægger vi at gøre. Han tilføjer, at den største ultimative kommercielle anvendelse ville være at forbedre bilnavigationssystemer.

skjule