GPS je dnes samozřejmou součástí všech chytrých mobilních zařízení a vlastně už si jen těžko dokážeme představit moderní život právě bez této technologie. Pokud se chcete dozvědět, jak přesně GPS funguje, jaký byl vývoj a konkurence, podívejte na náš starší článek.
Vědci ale nyní přišli s novinkou v podobě CPS, která dokáže výrazně zlepšit možnosti GPS, jež má v běžných zařízeních přesnost jednotky metrů, což přestává pomalu stačit a s nástupem pokročilejších technologií bude nutné získat mnohem přesnější data o poloze.
CPS: GPS s přesností na centimetry
Systém GPS už lze v současnosti využívat i s centimetrovou přesností (RTK), vyžaduje to ale drahá zařízení a velké antény s velkou spotřebou, což není moc vhodné pro malá mobilní zařízení, která nosíme v kapse.
Vědci pod vedením profesora Jay Farella ale přišli na způsob, jak i se současným „nepřesným“ GPS dosáhnout vyšší přesnosti bez nutnosti náročných výpočetních operací. Diferenciální GPS neboli DGPS dříve řešená pomocí specializovaných vysílačů (CORS, EGRS) by měla být dle předpokladů všudypřítomná s nástupem moderních sítí jako je 4G, Wi-Fi a dalších, ale sama o sobě neumožní dosáhnout přesnosti lepší než metr.
Vše lze ale chytře vyřešit softwarovou cestou, která využívá dat ze senzorů v daném zařízení – gyroskopy a akcelerometry. Tento proces není žádnou novinkou, ale provést všechny výpočty a korekce bylo extrémně náročné na výpočetní výkon. A to u mobilních zařízení znamená vytížení čipů, vysokou spotřebu a tedy i rychlé vybití baterie.
Efektivní zpracování polohy v rámci CPS (Common Position Shift) s využitím dat z akcelerometru a gyroskopu lze dosáhnout přesnosti polohy na centimetry, byť hlavně při pohybu.
Až 600× snazší výpočet
Výpočetní náročnost se podařilo výrazně zjednodušit, teoreticky jde o 104 nižší náročnost, v rámci testovacího měření se podařilo dosáhnout na 600násobek s tím, že lze očekávat další možnosti zlepšení. Na testovacím desktopovém počítači s procesorem Intel Core 2 Q9400 se jednalo o rozdíl 0,25 ms (CPS) vs. 150 ms s klasickou metodou MILS.
Ukázka pohybu a dostupnosti satelitů. S přesnými daty z interních senzorů mobilního zařízení to ale nemusí být problém
Zatímco snímková frekvence GPS byla při testech 1 Hz, systém senzorů v mobilním telefonu jako je akcelerometr nebo gyroskop je schopný dodávat data o změně rychlostí i 200 Hz. V případě upravených senzorů například u brýlí pro virtuální realitu jsou tyto čipy nastavené i na více než 1 000 Hz.
A díky dodatečným velmi přesným informacím o změně polohy zařízení v prostoru lze nakonec velmi přesně spočítat i celkovou informaci o poloze na jednotky centimetrů, aniž by k tomu byl nutný speciální hardware nebo nový druh GPS.
Důležité pro samořízené automobily i virtuální nebo rozšířenou realitu
S centimetrovou přesností, která by byla dostupná v běžných mobilních zařízení, samozřejmě přichází řada novinek. Například v případě samořízených automobilů bude možné rozlišit velmi přesně, v jakém pruhu se automobil nachází, aniž by bylo nutné mít a zpracovávat obrazová data.
Taková přesnost bude možná trochu komplikace například pro geocaching, který bude o dost jednodušší. Přesná poloha je důležitá i pro nové formy interakce s okolím jako je rozšířená realita nebo dokonce virtuální realita. Asi nelze očekávat, že rychlost aktualizace polohy bude stejně dobrá, jako když se jedná o laserové senzory ve stejné místnosti, kde jsou brýle nebo dané zařízení, ale určitě to posune hranice toho, jak bude možné interagovat s okolní realitou bez nutnosti složitě rozpoznávat obraz. S přesnou polohou lze totiž i velmi přesně změřit například úhel pohledu třeba nějaké budoucí formy chytrých brýlí či dokonce chytrých čoček.
Centimetrová přesnost měření polohy je důležitá i pro nastupující trend dronů a jejich využití pro dovážku zboží až do domu, stejně tak pro další druhy robotů, které se musí pohybovat v okolní realitě.
Pokud půjde tento systém napasovat například na nový typ GPS s mnohem přesnějším systémem hodin, který už sám o sobě poskytuje mnohem přesnější data o poloze, lze si představit i možnost rozlišení v rámci milimetrů. Otázka zní, na co všechno by bylo možné využít i takovou přesnost a jaké různé revoluce to může do budoucna způsobit.
Podrobné informace o CPS naleznete v oficiálním materiálu.
