Il GPS funziona anche per la navigazione all'interno di edifici

Il GPS funziona anche per la navigazione all'interno di edifici

Un progetto di Microsoft Research prevede l'utilizzo del GPS anche per la navigazione all'interno di edifici, in situazioni nelle quali il cielo non è visibile in modo diretto

di pubblicata il , alle 08:31 nel canale Web
Microsoft
 

Anche Microsoft Research è interessata allo sviluppo di una soluzione per la localizzazione di un dispositivo all'interno di un edificio. La considerazione fatta dagli sviluppatori è molto semplice e condivisibile: mentre l'ambiente esterno - sia esso urbano o rurale - è ampiamente coperto dai sistemi di localizzazione, altrettanto non si può dire per le aree interne. Ma è proprio in queste aree che gli individui trascorrono gran parte del proprio tempo.

Il sistema GPS ha portato con sé un forte e rapido sviluppo delle tecnologie di localizzazione: si pensi solo che un sistema nato con fini puramente militari è stato poi utilizzato per applicazioni di sicurezza e in ambiente outdoor, per poi trovare massima applicazione in applicazioni di navigazione stradale o di natura commerciale.

La localizzazione con il sistema GPS si basa sulla ricezione del segnale radio inviato da una costellazione di satelliti: il ricevitore processa il segnale RF proveniente da più fonti - almeno 4 - ed è così in grado di calcolare le coordinate del punto. La condizione necessaria è che il ricevitore GPS possa ricevere i segnali radio, quindi in ambiti nei quali sia ha solo una parziale vista del cielo la localizzazione diviene problematica, e pressoché impossibile all'interno di edifici.

Uno studio di Microsoft Research denominato COIN-GPS mette però in discussione questo aspetto considerando non impossibile ma semplicemente difficile ricevere i segnali radio GPS all'interno di edifici. Ecco quindi che viene proposto un nuovo modo di ricevere questi segnali, una soluzione basata su un array di 16 antenne collocate su un dispositivo quadrato dal lato di 25 centimetri.

Questa soluzione di antenna ad alto guadagno offre la possibilità di processare in modo differente il segnale ricevuto utilizzando risorse in cloud, quindi svincolando il dispositivo mobile dal gravoso lavoro di calcolo. Le elaborazioni effettuate considerano le caratteristiche del fix disponibile, combinano tra loro differenti fix ottenuti in momenti differenti e in base a ciò viene elaborata una stima della posizione possibile. L'utilizzo poi di altri dati eventualmente disponibili - sensori accelerometrici ad esempio - permetterebbe di migliorare la qualità della localizzazione. Altri dettagli sono disponibili a questo indirizzo (PDF).

Le dimensioni del dispositivo che integra le antenne fanno supporre che ci si trovi ancora in uno stadio di sviluppo, ma i ricercatori sono convinti di poterne ridurre l'ingombro nelle successive fasi di lavoro. Con l'adozione poi del nuovo sistema GPS III - che promette una maggior potenza del segnale radio - la soluzione di Microsoft Research dovrebbe offrire migliori prestazioni. Un limite del progetto COIN-GPS, infatti, è insito proprio nella qualità dei fix: avendo ad esempio al di sopra del dispositivo più di un piano, il segnale radio risulta eccessivamente attenuato. Quindi, le migliori caratteristiche promesse da GPs III fanno ben sperare.

Anche altri gruppi di lavoro si sono interessati al problema della localizzazione all'interno di un edificio. In tutti i casi ci si è basati su differenti processi di analisi applicati a svariate tipologie di segnali radio, ma una delle applicazioni più diffuse utilizza la presenza di hotspot per segnali Wi-Fi. Conoscendo con esattezza la posizione geografica dell'hotspot e processando la qualità del segnale, e combinando poi tale analisi con altre analoghe, viene determinato il punto.

Queste soluzioni hanno però il difetto di dipendere da infrastrutture gestite da terze parti - hotspot - la cui disponibilità può non essere garantita. L'approccio del progetto di Microsoft Research si basa invece su tecnologie messe a disposizione da altri ma comunque con un livello di affidabilità elevato.

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11 Commenti
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abcdeeeeff28 Giugno 2014, 09:44 #1
Averlo così grosso mi sembra scomodo, e poi l'alto guadagno è dato tra l'altro anche dalla dimensione, quindi sono scettico sulla possibilità di rimpicciolirlo.
Italia 128 Giugno 2014, 11:55 #2
Confrontate il titolo con la notizia:

-Il GPS funziona anche per la navigazione all'interno di edifici

-Anche Microsoft Research è interessata allo sviluppo di una soluzione per la localizzazione di un dispositivo all'interno di un edificio
fires8928 Giugno 2014, 16:07 #3
C'è un errore. Per poter funzionare il GPS necessita di 4 satelliti.
I primi tre per la posizione in coordinate, e il quarto per il clock bias.
the_wizard28 Giugno 2014, 20:34 #4
ha un'accuratezza imbarazzante
LMCH29 Giugno 2014, 02:35 #5
Originariamente inviato da: the_wizard
ha un'accuratezza imbarazzante


Già, ma più che sufficiente per fornire un "aiuto alla navigazione" a carrelli automatici, macchine lavapavimenti per grandi edifici o rover di sorveglianza.

Attualmente dispositivi simili hanno bisogno di beacon o altri aiuti alla navigazione che vanno installati ( = costi aggiuntivi di installazione) e mantenuti efficienti (anche se si tratta di striscie colorate sul pavimento, prima o poi vanno ridipinte ecc.).

Invece con un antenna così "piccola" (piccola rispetto alla macchina su cui va installata) tutti quei costi aggiuntivi spariscono, visto che il GPS sarebbe sufficiente per fornire la posizione approssimativa ed al resto penserebbero i sistemi di visione o altri sensori "a corto raggio".
the_wizard29 Giugno 2014, 09:43 #6
Originariamente inviato da: LMCH
Già, ma più che sufficiente per fornire un "aiuto alla navigazione" a carrelli automatici, macchine lavapavimenti per grandi edifici o rover di sorveglianza.

Attualmente dispositivi simili hanno bisogno di beacon o altri aiuti alla navigazione che vanno installati ( = costi aggiuntivi di installazione) e mantenuti efficienti (anche se si tratta di striscie colorate sul pavimento, prima o poi vanno ridipinte ecc.).

Invece con un antenna così "piccola" (piccola rispetto alla macchina su cui va installata) tutti quei costi aggiuntivi spariscono, visto che il GPS sarebbe sufficiente per fornire la posizione approssimativa ed al resto penserebbero i sistemi di visione o altri sensori "a corto raggio".


ciao, leggendo dal doc tecnico gli errori spaziano da pochi metri fino a punte massime di 70 metri, a secondo dell'ambiente di lavoro.
Secondo me sono intollerabili per applicazioni di automazione....
Probabilmente il vero vantaggio è la versatilità, perchè non hai bisogno di mappare approfonditamente l'enviroment ognivolta che devi cambiare scenario (cosa che devi fare con i beacon).
Per i beacon i costi sono davvero irrisori...nascono già come sistemi lowcost,
però permettono tramite particolari tecniche accuratezze molto più fini.
Se, come dici tu, va associata a sistemi di localizzazione a corto raggio, dovremmo vedere dettagliatamente i pro e i contro, ma il prezzo lieviterebbe in ogni caso.
Con un ' accuratezza del genere però si parte col piede sbagliato....
calabar29 Giugno 2014, 11:21 #7
Anche a me pareva abbastanza inutile, ma non avevo considerato utilizzi che potessero divergere dal "traccio la tua posizione con il telefonino".
In effetti ci sono contesti differenti in cui potrebbe funzionare.

Originariamente inviato da: the_wizard
leggendo dal doc tecnico gli errori spaziano da pochi metri fino a punte massime di 70 metri, a secondo dell'ambiente di lavoro.

Sembrano valori elevati ma non sono poi così elevati se confrontati con quelli tipici del GPS.
Affinando la tecnologia e utilizzandolo con le prossime generazioni di GPS la precisione potrebbe essere simile a quella del GPS attuale.

Originariamente inviato da: the_wizard
Se, come dici tu, va associata a sistemi di localizzazione a corto raggio, dovremmo vedere dettagliatamente i pro e i contro, ma il prezzo lieviterebbe in ogni caso.

I sistema a corto raggio ci sarebbero a prescindere, queste macchine ne hanno comunque bisogno per poter lavorare. Non sono però in grado di fornire una posizione assoluta, cosa che il GPS, unito a questi sistemi, è in grado di fare.
LMCH29 Giugno 2014, 19:54 #8
Originariamente inviato da: the_wizard
ciao, leggendo dal doc tecnico gli errori spaziano da pochi metri fino a punte massime di 70 metri, a secondo dell'ambiente di lavoro.


Come ha già scritto Calabar, non sono errori così elevati come sembra, inoltre se si guarda in quali zone si sono verificati (ci sono le foto aeree o le planimetrie con le aree marcate con lettere alfabetiche) si vede che gli errori avvenivano in locali di negozi specifici (probabilmente a casua del contenuto di quei locali) mentre le aree "aperte" ed i corridoi non avevano problemi simili.
A Home Depot l'errore massimo da 32m avveniva nella zona "legname e materiale da costruzione" (un sacco di roba metallica oltre al legno), al Bellevue Square Mall l'errore di 70m avveniva dentro i negozi che bordeggiavano le mura perimetrali (che suppongo fossero di quelle in cemento armato con reti metalliche nel cemento).
Nelle zone di maggior circolazione l'errore era più basso e sufficiente per capire la zona approssimativa in cui ci si trova (ed usare altri sensori tipo telecamere e rilevatori delle linee di corrente per la navigazione più "fine".



Originariamente inviato da: the_wizard
Se, come dici tu, va associata a sistemi di localizzazione a corto raggio, dovremmo vedere dettagliatamente i pro e i contro, ma il prezzo lieviterebbe in ogni caso.
Con un ' accuratezza del genere però si parte col piede sbagliato....


I sistemi a corto raggio ci devono essere a prescindere, come minimo per pianificare percorsi con ridotto rischio di collisioni; parlo di telecamere ecc. perche in una area con presenza umana o di ostacoli imprevisti è meglio avere un sistema che pianifica il percorso entro un tot. di metri invece di seguire traiettorie fisse e fermarsi ed aggirare solo quando scattano i sensori di prossimità a contatto o ad ultrasuoni (quella è l'ultima risorsa).
the_wizard29 Giugno 2014, 21:43 #9
Originariamente inviato da: LMCH
Come ha già scritto Calabar, non sono errori così elevati come sembra, inoltre se si guarda in quali zone si sono verificati (ci sono le foto aeree o le planimetrie con le aree marcate con lettere alfabetiche) si vede che gli errori avvenivano in locali di negozi specifici (probabilmente a casua del contenuto di quei locali) mentre le aree "aperte" ed i corridoi non avevano problemi simili.
A Home Depot l'errore massimo da 32m avveniva nella zona "legname e materiale da costruzione" (un sacco di roba metallica oltre al legno), al Bellevue Square Mall l'errore di 70m avveniva dentro i negozi che bordeggiavano le mura perimetrali (che suppongo fossero di quelle in cemento armato con reti metalliche nel cemento).
Nelle zone di maggior circolazione l'errore era più basso e sufficiente per capire la zona approssimativa in cui ci si trova (ed usare altri sensori tipo telecamere e rilevatori delle linee di corrente per la navigazione più "fine".





I sistemi a corto raggio ci devono essere a prescindere, come minimo per pianificare percorsi con ridotto rischio di collisioni; parlo di telecamere ecc. perche in una area con presenza umana o di ostacoli imprevisti è meglio avere un sistema che pianifica il percorso entro un tot. di metri invece di seguire traiettorie fisse e fermarsi ed aggirare solo quando scattano i sensori di prossimità a contatto o ad ultrasuoni (quella è l'ultima risorsa).


scusa ma dopo una spulciatina più attenta mi sono accorto che il sistema in oggetto si appoggia già ad un sistema di localizzazione indoor, ovvero il wlan...
quindi già questo sistema nasce ibrido e dà risultati addirittura peggiori di quelli di altri sistemi solo wlan (che stanno nell'ordine di 2 -5 metri).
Assolutamente bocciato....promettente dal punto di vista della ricerca, ci mancherebbe....ma si deve fare ancora tanta strada.

Rimango cmq della mia opinione che accuratezze del genere non sono adatte per applicazioni di automazione

cioè prova ad immaginare un sollevatore meccanico che sbaglia di un metro e invece di caricare il pacco x ti carica il pacco x+1....non si potrebbe tollerare
LMCH29 Giugno 2014, 22:04 #10
Originariamente inviato da: the_wizard
scusa ma dopo una spulciatina più attenta mi sono accorto che il sistema in oggetto si appoggia già ad un sistema di localizzazione indoor, ovvero il wlan...


????
Nel pdf si dice che il sistema COIN-GPS usa solo segnali GPS, ma si appoggia ad una connessione internet per calcolare la posizione con maggior accuratezza tramite cloud computing.
i dati riportati sono quelli ottenuti usando solo COIN-GPS, senza altri sussidi alla navigazione.

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