Учёные СФУ совместно с коллегами из Национального исследовательского Томского политехнического университета разработали прототип пешеходной навигационной системы, оснащённой датчиками. По замыслу разработчиков такими датчиками можно оснастить, например, обувь. В этом случае, возможно определение координат пользователей как в условиях плотной городской застройки, так и в лесных массивах, и даже под землей, - в принципе там, где использование спутниковых систем типа ГЛОНАСС или GPS невозможно.
«В разработанной навигационной системе определение пройденного пути происходит за счёт измерения и последующего интегрирования ускорений, с которыми двигался пешеход. Линейные ускорения, в свою очередь, определяются с помощью МЭМС-акселерометров, но, поскольку положение акселерометров в процессе движения пешехода изменяется, дополнительно требуется определить отклонение системы координат от системы отсчёта, связанной с Землёй. Для решения этой задачи в состав навигационной системы были встроены датчики угловых скоростей — МЭМС-гироскопы. Кроме того, магнитометр — датчик магнитного поля Земли — позволяет частично скомпенсировать ошибки, возникающие при определении курса гироскопом. На основе поступающей от датчиков измерительной информации с учётом начальных данных об исходной точке маршрута встроенным микроконтроллером по специальным алгоритмам производится расчёт скорости, пройденного пути и местоположения пользователя», — рассказывает о принципах работы пешеходной навигационной системы кандидат технических наук, доцент кафедры приборостроения и наноэлектроники Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Павел Маринушкин.
Технология микроэлектромеханических систем (МЭМС) обеспечивает низкую стоимость, малые массогабаритные показатели и низкое энергопотребление пешеходных навигаторов. Так, измерительный блок со встроенными датчиками в силу своей компактности может располагаться на ноге (руке), на груди (спине), поясе или на голове пользователя. Наиболее эффективным считается расположение измерительного блока на ноге, в подошве обуви.
Эффективность разработанной системы была проверена в серии тестов, включавших ходьбу со средней скоростью по замкнутой траектории. Учёные установили, что ошибка определения местонахождения не превышает 2,5 %, из чего следует, что выведенные технические и алгоритмические решения могут быть реализованы в индивидуальной навигационной аппаратуре как для военных, так и гражданских потребителей: подразделений служб спасения, пожарных, геологов, отрядов специального назначения, сотрудников охранных и транспортных агентств, работников коммунального хозяйства и ремонтных служб. Интерес представляет и возможность использования персональных средств навигации для ориентации слабовидящих и незрячих людей на улице и дома.
Систему будут совершенствовать дальше.
