Sci-fi vagy valóság?
A Harry Potter-történetet milliók ismerik, olvassák, általa a boszorkányság valamint a varázslás Roxfort világegyeteme is világhírűvé vált. A „Marauder’s Map” vagyis a Tekergők Térképe Harry egyik legismertebb eszköze. Ez ihlette meg Kejia Wangot, a Bosch szenzortechnológiai rendszermérnökét és egy olyan eszközt alkotott, ami képes a belső terekben, pontosan nyomonkövetni emberek mozgását. Arról mesélt nekünk, hogy egy ilyen térkép hogyan működik a nem mágikus világban.
Harry Potter
A könyv- és filmsorozatban megismert térkép részletesen leírja mindazok mozgását, akik a varázslás iskolájában vannak. Ezt a szenzortechnológia képes volt most reprodukálni, speciális algoritmusok és érzékelők kombinációjával. A világhírűvé vált varázseszköz, a Tekergők Térképe a négy barát – beleértve Harry apját, keresztapját és tanárát – kivételes mágikus képességeiről tanúskodik. A térkép egy üres darab pergamennek tűnik egészen addig, míg nem aktiválják az Ünnepélyesen esküszöm, hogy rosszban sántikálok kifejezéssel. A „rosszban” szóval persze nem a sötét mágiára utalnak, hanem a házirend megszegésére. A mágia, amit a térkép készítéséhez használtak, magas szintű és lenyűgöző: magában foglalja a Homonculous bűbájt, ami lehetővé teszi a térkép birtokosának, hogy követni tudja a kastélyban tartózkodók mozgását. Harry és barátai, a térképet arra is használják, hogy bizonyos emberekkel elkerüljék a találkozást, vagy épp távol tartsanak valakit. A térkép jól jön akkor is, amikor felfedezik a rejtett szobákat, vagy mikor éjszaka kilógnak az iskolai teremből.
„A valóságban is lehetséges az, hogy egy térkép mutatja az emberek mozgását a belső terekben?”
„Igen, van ilyen térkép: speciális algoritmusok és érzékelők kombinációja”
Tekergők Térképe
A tengeri hajózás elve
A technika lényeges eleme a szoftver és a mozgásérzékelők közötti kölcsönhatás. A technológiával felszerelt eszközök meghatározzák a pozíciót, majd ez az információ egy vevőkészülékre elküldve máris láthatóvá válik egy digitális térképen. A helymeghatározás mellett a valós idejű mozgás is látható. Ez az alapelv egyébként a tengerészetből lehet ismerős, ahol már évszázadok óta alkalmazzák az általánosan ismert közvetlen számításos (dead reckoning) módszert. A térképen a haladási irányba húzunk egy egyenes vonalat, és a sebességünk ismeretében bejelöljük rajta, hogy adott időegység elteltével, hol lesz a pozíciónk.
A felfedezések korában a tengerészeti térképek értéke hatalmas volt, ami időigényes és sziszifuszi munka volt
Minimális energiával, maximális kontroll
Manapság a Bosch már olyan mindennapos eszközökhöz használja a Pedestrian Dead Reckoning szoftvert (PDR), mint az okos órák vagy más viselhető eszközök. Ahhoz, hogy működjön a Tekergők Térképe, a célszemélynek PDR algoritmussal felvértezett érzékelőket kell viselnie. A csapat kifejlesztett egy olyan érzékelőt, amely elég kicsi ahhoz, hogy elférjen egy okosszemüvegben.
Az érzékelő nemcsak a szabadtéren, hanem beltérben is képes a pozíció meghatározására, ami előnyösebb a GPS alapú eszközöknél, amelyek gyakran nagyon gyenge jelerősségűek épületeken belül. Ebben erős a Bosch PDR rendszere, hiszen a pozíciók meghatározásához nem szükséges folyamatos wifi-, vagy GPS-jel. A PDR méri a viselője mozgását, lokalizálja, amit az, az algoritmus tesz lehetővé, ami kiszámítja a pozíciót és meghatározza az irányt egy giroszkóp és egy gyorsulásmérő segítségével.
A rendszer legnagyobb előnye a minimális energiafogyasztás. Mivel a helymeghatározást már nem kizárólag a nagyobb energiaigényű globális navigációs műholdrendszer teszi lehetővé, hanem a beépített mozgásérzékelők is segítik, így a DR-rendszer 80 százalékkal kevesebb energiát fogyaszt, mint a hagyományos GPS eszközök.
Alkalmazási területe igen széles, nem csupán a sportban használható, segítségével virtuális térképeken lehet ábrázolni az emberek pozícióját. Nagyvállalatok esetében, ha külső látogatók érkeznek, egy ilyen PDR-eszközzel lehetővé válik, hogy biztonsági okokból ellenőrizzék a helyzetüket. A szenzoradatok értékelése alapján nem csak azt tudja megállapítani a rendszer, hogy ott van-e az illető, hanem hogy volt-e ott egyáltalán. Innen már könnyen kikövetkeztethetjük, hogy a vállalatvezetőknek, milyen lehetőséget ad ez az eszköz, amivel akár a dolgozók napi mozgását is ellenőrizni lehet.
Kejia Wang egy kis Bosch érzékelővel az ujja hegyén.
IMU és WIMU, nem varázslók, technológia
Az elmúlt években fokozatosan alkalmazták az integrált összehangolást, amely magában foglalja a GPS-et, a magnetométert, a távolságmérőt, az IMU-t és más érzékelőket. A többérzékelős információ fúziós technikák kifejlesztésével a navigációs és pozícionáló MIMU/GPS/magnetométer integrált navigációs rendszert széles körben használják, ami hatékonyan javíthatja a helymeghatározási pontosságot.
Egy inerciális mérőegység (IMU) egy elektronikus eszköz, amely a test saját erősségét, szögsebességét és néha a testet körülvevő mágneses mezőt mérik és jelentik gyorsulásmérők és giroszkópok kombinációjának alkalmazásával, néha magnetométerekkel együtt. Az IMU-kat jellemzően a repülőgépek, köztük a pilóta nélküli légi járművek (UAV), valamint az űrhajók, köztük a műholdak manőverezésére használják. A legújabb fejlesztések lehetővé teszik az IMU-kompatibilis GPS-vevőkészüléknek a működését, ha a GPS-jelek nem érhetők el, például alagutakban, épületek belsejében vagy elektronikus zavarás esetén. A vezeték nélküli IMU a WIMU néven ismert.
Kejia Wang
2012-ig az új-zélandi Aucklandi Egyetemen folytatott orvosbiológiai mérnöki tanulmányokat, majd 2018-ban doktori diplomát szerzett a New South Wales-i Egyetemen Sydney-ben, Ausztráliában. 2017-ben csatlakozott a Bosch Sensortechez. Szoftverfejlesztőként dolgozik és 2018-tól a Gyalogos Dead Reckoning szoftver fejlesztését támogatja.
Kejia Wang és munkatársai
Összefoglalva
Akkor most sci-fi vagy valóság? A Tekergők Térképe nem varázslat – technikailag megoldható. A GPS-megoldás helyett a Bosch fejlesztése magában foglalja a GPS és a PDR algoritmus kombinálását. A rendszer beltérben is működik, energiát takarít meg, és nem igényel állandó Wi-Fi vagy GPS kapcsolatot.
