GPS без спутников и башен.
Oct. 1st, 2008 10:21 am![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
mr-rrr.livejournal.com posting in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
useful_faqДелаем некое устройство, имеющее встроенный компас, два гироскопа, фотокамеру. Допустим, что всё это встроено в телефон. Направляем камеру на солнце днём или на Полярную звезду ночью и нажимаем кнопку "Получить координаты". По нажатию камера делает снимок и снимаются данные с гироскопов и компаса. Имея в своём распоряжении все эти данные и точную дату/время, устройство определяет точные географические координаты. Пусть менее удобная, но зато недорогая и энергосберегающая альтернатива GPS. Как вы думаете?
no subject
Date: 2008-10-01 09:02 am (UTC)фотка неба в точное время + софт вполне можно со сносной точностью определить координаты... :) вроде, даже к stellarium был плагин это делающий
no subject
Date: 2008-10-01 09:04 am (UTC)Я думаю, это выйдет на порядки дороже и енергозатратнее, чем те несчастные три десятка спутников, болтающихся в космосе.
Ну и по делу - гироскоп надо вначале точно привязать к каким-то абсолютным "нулевым" направлениям и запустить, чтобы он сохнял потом эти направления. Вы хотите юзера заставить после каждой смены батареек приходить на станцию и калибровать устройство заново?
Ну и Солнце и тем более Полярная видны далеко не всегда.
no subject
Date: 2008-10-01 09:52 am (UTC)no subject
Date: 2008-10-01 09:09 am (UTC)Плюс к этому, гироскопы - это точная механика, а их раскрутка требует времени и немалой энергии.
Ну и про габариты забывать не стоит...
no subject
Date: 2008-10-02 06:35 am (UTC)no subject
Date: 2008-10-03 05:11 am (UTC)А каких размеров будут эти датчики и сколько они будут стоить, чтобы обеспечить точность позиционирования хотя бы как у "Томахок"?
no subject
Date: 2008-10-03 07:28 am (UTC)Томагавк использует активные системы наведение плюс Navstar.
http://www.fas.org/man/dod-101/sys/smart/bgm-109.htm
ВКО у него менее 10 метров, то есть менее секунды, что очень высокий результат, но определяется отнюдь не инерционными системами.
Зачем в телефоне такая точность? А вот прицелиться в полярную звезду (и горизонт) крестиком на дисплее для определения местоположения с точностью до десятка километров вполне возможно. А еще лучше наложить выведенное изображение ковша и полярной на реальное.
Типичный датчик, используемый в телефоне: http://www.st.com/stonline/products/families/sensors/motion_sensors/ly530al.htm#fea_descr
Размеры 5 на 5 на 1.5 мм. Стоимость менее десяти долларов при массовой закупке. Пользователь, покупая нормальный смартфон, ничего не доплачивает дополнительно, т.к. пара-тройка там уже стоит.
Космические аппараты, в частности зонды, используют аналогичные гироскопы.
Также используются в активных снарядах.
Думаю, что точность уровня в телефонах порядка долей градуса, возможно минуты. (N95 даёт погрешность меньше градуса по двум осям, проверил с помощью Inclinometer). Гироскоп точнее.
К плюсам телефона по сравнению с секстантом относятся:
- размеры и наличие в кармане
- присутствие на борту MEMS гироскопа (определение горизонта и прочее)
- дешевизна
- возможность хранить альманах и проводить расчеты
- наличие точных часов
- наличие видеокамеры (можно закрепив телефон (просто положив неподвижно), снять траекторию звезды для большей точности)
no subject
Date: 2008-10-01 09:24 am (UTC)no subject
Date: 2008-10-01 11:32 am (UTC)no subject
Date: 2008-10-01 09:33 am (UTC)Во-первых наличие такого набора возможностей в одном устройстве уже дешевым не назовешь, в отличие от электронного чипа GPS
> Допустим, что всё это встроено в телефон
Во-вторых необходима еще и миниатюризация этого всего
> Направляем камеру на солнце днём или на Полярную звезду
В-третьих - камера должна обладать неплохим разрешением, низким уровнем шумов, высокой чувствительностью, и при этом матрица не должна портится от прямого наведения на Солнце.
Такую камеру вряд ли удастся сделать дешево.
> Пусть менее удобная, но зато недорогая и энергосберегающая альтернатива GPS
Вывод - вряд ли это будет недорогой альтернативой GPS, к тому же более громоздкой и менее надежной (трудности определения при наличии облачности, либо ограниченном обзоре неба).
no subject
Date: 2008-10-02 06:37 am (UTC)no subject
Date: 2008-10-02 06:43 am (UTC)no subject
Date: 2008-10-02 06:52 am (UTC)no subject
Date: 2008-10-02 06:51 am (UTC)Огласите цену этого уже ВСЕГО нужного в сотовом суммарно, и сравните с ценой чипа GPS
> К тому-же в системах навигации используется этот принцип калибровки уже полвека как
Насчет калибровки я вроде бы ничего не говорил - а вот насчет параметров фотика что скажете? Раз для вас это проблем не составит :)
> Программку такую написать можно и нужно
Возможно. Только вот смысл в массовом применении ее в потребительских устройствах пока не вижу в упор. Да и в остальных отраслях - разве что в ВПК - при выходе систем GPS со строя - да и то, думаю - там уже все сделано до нас.
no subject
Date: 2008-10-02 06:56 am (UTC)Параметры фотика фиговаты. Солнце сойдёт лишь для грубой оценки, Полярная намного лучше подходит.
Потребительские свойства будут неважные, но как игрушка - отлично.
В ВПК это применяется уже полста лет как минимум, и без всяких GPS.
no subject
Date: 2008-10-02 07:40 am (UTC)Имеющиеся датчики положения в пространстве в современных сотовых телефонах имеют очень большую погрешность. В деле же оценки местоположения такая погрешность недопустима, так как может дать разбег в тысячи километров. Более точные датчики стоят другие деньги и в потребительских сотовых, боюсь, не применяются.
> Параметры фотика фиговаты. Солнце сойдёт лишь для грубой оценки, Полярная
> намного лучше подходит.
Вы вообще когда-нибудь фотографировали с рук сотовым телефоном ночное небо? Сфотографируйте - и попробуйте отыскать на фото полярную звезду. Насчет шумов, размазанного изображения (впрочем стабилизаторы изображения только внесут дополнительную погрешность) я уже и не говорю...
> В ВПК это применяется уже полста лет как минимум, и без всяких GPS
Я это в предыдущем сообщении сказал открытым текстом.
> Потребительские свойства будут неважные, но как игрушка - отлично
Для этой игрушки нужно для начала железо, имеющееся позволит при стечении удачных обстоятельств разве что определить на каком континенте находитесь. Да и то только для того, чтобы один раз поиграться, и пользоваться потом обычным GPS-ом.
no subject
Date: 2008-10-03 07:33 am (UTC)Датчики обеспечивают точность в доли градуса, что даёт десятки километров, а никак не тысячи.
no subject
Date: 2008-10-03 07:34 am (UTC)no subject
Date: 2008-10-03 08:27 am (UTC)Вы имеете в виду датчики, встроенные в телефоны, или вообще существующие в природе? Можете дать ссылочку на технические характеристики?
> Я постоянно фотографирую сотовым телефоном и полярную звезду найду
Проблема состоит не в том, что вы можете или не можете найти полярную звезду - проблема в том, чтобы получить достаточно четкую фотографию звездного неба с фотоаппарата, встроенного в сотовый телефон, при этом на фоне шумов, "горячих" и "битых" пикселей, выделить полезную информацию, учесть всякого рода аберрации оптики и прочие оптические искажения, учесть возможное наличие на небе в момент съемки пролетающих спутников, планет, переменных звезд, искажающих вид созвездий, учесть ошибки интерполяции jpeg, и на основе этого надежно распознать очертания созвездий и их координаты. Причем с нацелом на массовое применение программа должна это делать при съемке произвольного участка неба - далеко не все могут определить расположение полярной звезды. Да и уж если на то пошло - есть еще южное полушарие, или там, где просто участок неба с полярной звездой не виден. Нехилая задача как для смартфона, скажу прямо :)
Тут на мой взгляд гораздо была бы полезней обсуждаемой была программка, которая по снимку с фотика, распознавала бы созвездия и планеты. Вот так идете ночью - понравилось созвездие, вытащили сотовы, сфотографировали - и программка выдала бы что за созвездие и краткую инфу по нему. Но таких программок пока нет, к сожалению - хотя тут задачка ставится несколько проще.
А по поводу альтернативных гораздо более точных, надежных и менее затратных способов определения координат я ответил dmitryk1-у комментом ниже.
no subject
Date: 2008-10-03 09:09 am (UTC)Если фотик плохой, НЕ НУЖНО ФОТОГРАФИРОВАТЬ! Достаточо совместить крестик или рисунок созвездия (возможно, поиграв кнопками зума), отображаемый на дисплее со звездой.
Характеристики можно посмотреть по ссылке, которую я дал. Правда, угловой точности в прямом виде вы там не найдёте. Нокия даёт погрешность определения горизонта меньше градуса точно (программка показывает с точностью до градуса). Специалисты говорят, что дешевые чипы, которые применяются в мобильниках, дают погрешности в десятые доли градуса и менее.
К преимуществом перед Навстаром отнесём ещё и возможность работы при отключенном или зашумленном сигнале.
Не нашёл никаких "альтернативных гораздо более точных, надежных и менее затратных способов определения координат" в вашем комменте ниже. Определение координат с помощью базовых станций будет работать только в зоне действия этих самых базовых станций. А если бы вы сами попробовали, то убедились бы в том, что время на этих станциях часто не синхронизировано.
Так-что ни а какой альтернативе, тем-более конструктивной, говорить не приходится.
no subject
Date: 2008-10-03 09:42 am (UTC)Точность измерения горизонта 0.06 градуса, что даёт погрешность определения широты в 7 км.
no subject
Date: 2008-10-03 11:27 am (UTC)> телефоне не нужно использовать для трекинга. Их задача - знать положение телефона
> относительно горизонта в момент прицеливания. С этой задачей они справятся с точностью
> в десятки километров, возможно точнее
Я как раз и не путаю :)
А вот вы путаете точность расположения телефона в пространстве и точность измерения таким способом бесконечно удаленного точечного объекта. Прибавьте к этому погрешность, которую мы получим при отсутствии источника точного времени (т.е. базовых станций мы не видим - синхронизироваться через интернет не сможем) - хотя этой погрешностью уже можно будет пренебречь...
Кстати в даташите, в описании возможных областей применения, производитель на применение данных датчиков в измерительных инструментах как-то и не претендует.
Хотя прочитав ваш коммент выше - определенное рациональное зерно все-таки в этом есть...
Только вот целевая аудитория непонятна. Как игрушка - громоздковато - из серии - "один раз попользовался и забыл", как система определения координат - что не говорите, но покупка GPS-модуля BT-338 за 150$ и покупка телефона с сенсором положения в пространстве и более-менее приличным фотиком за 500-700$ только для использования при определенном стечении обстоятельств - более дешевой альтернативой не назовешь.
> Если фотик плохой, НЕ НУЖНО ФОТОГРАФИРОВАТЬ! Достаточо совместить крестик или рисунок
> созвездия (возможно, поиграв кнопками зума), отображаемый на дисплее со звездой.
Вы пробовали это делать в реале? Тем более плохим фотиком? :))
К тому же днем матрицу фотика по данному способу нужно будет ориентировать на Солнце. Вы рискнете это делать, тем более фотиком хорошим?
> Не нашёл никаких "альтернативных гораздо более точных, надежных и менее затратных
> способов определения координат" в вашем комменте ниже. Определение координат с помощью
> базовых станций будет работать только в зоне действия этих самых базовых станций. А
> если бы вы сами попробовали, то убедились бы в том, что время на этих станциях часто
> не синхронизировано.
> Так-что ни а какой альтернативе, тем-более конструктивной, говорить не приходится.
Да ну? Вы вроде грамотный человек. А ведь в предложенном способе я в общем-то не открываю ничего нового.
Если даже совсем все плохо со временем на базовых станциях, то можно ориентироваться по мощности сигнала на открытой местности. Известно, что радиус распостранения волн GSM900 ок 35 км, GSM1800 ок 10 км. Т.е., грубо говоря, - если телефон "видит" определенную базовую станцию GSM1800 - уже понятно что мы находимся в районе ее действия - т.е. в радиусе 10 км, если видит определенную станцию GSM900 - то мы в радиусе 35 км, видим 2 станции - уже можем определить геометрическую область, в которой находимся между двумя станциями, видим 3 станции - уже можем определить более-менее точные координаты. Да - есть тонкости распостранения радиоволн, есть "мертвые зоны" и т.п. - но задача решаема. Если обработаем данные одновременно относительно нескольких базовых станций, да еще учтем уровень сигнала - то получим приемлемую точность. Расстояние можно также определить например по длительности времени отклика. А если синхронизировать время на всех базовых станциях (технической сложности для операторов в этом деле не вижу) - то точность определения уже будет конкурировать с GPS.
> Определение координат с помощью базовых станций будет работать только в зоне действия этих
> самых базовых станций
Ну да - а определение координат по звездам будет работать только при наличии этих самых звезд.
no subject
Date: 2008-10-03 12:12 pm (UTC)>А вот вы путаете точность расположения телефона в пространстве и точность >измерения таким способом бесконечно удаленного точечного объекта.
Скажите мне, какая будет точность измерения высоты восхождения, если человек в состоянии навестись на звезду с точностью в несколько минут и погрешность надира/горизонта/зенита составит от трех до пяти минут. Мне интуиция подсказывает, что не более пяти-семи минут, что составляет ошибку определения широты 10-15км. Покажите ошибку в моих рассуждениях.
>Прибавьте к этому погрешность, которую мы получим при отсутствии >источника точного времени (т.е. базовых станций мы не видим - >синхронизироваться через интернет не сможем) - хотя этой погрешностью уже >можно будет пренебречь...
Абсолютно можно пренебречь.
>Кстати в даташите, в описании возможных областей применения, >производитель на применение данных датчиков в измерительных инструментах >как-то и не претендует.
Невнимательно очень читали.
>Хотя прочитав ваш коммент выше - определенное рациональное зерно все-таки >[skipped]
>покупка телефона с сенсором положения в пространстве и более-менее >приличным фотиком за 500-700$ только для использования при определенном >стечении обстоятельств - более дешевой альтернативой не назовешь.
Вы опять сравниваете яблоки с апельсинами. Никто не говорит, что предлагаемая система будет использоваться в качестве primary определителя координат. Здесь покупать кроме, возможно, программы, ничего не надо. Человек носит с собой телефон постоянно. В моём телефоне есть GPS приёмник, но мне такая система тоже бы пригодилась.
>Вы пробовали это делать в реале? Тем более плохим фотиком? :))
Я написал вам. Пробовал, яркие звезды вполне различимы при съемке с рук. И еще раз повторяю - используя интегрирующие свойства зрения человека, не нужно ДЕЛАТЬ СНИМОК. Достаточно совместить прицел и Полярную и нажать кнопку. Я уже в третий раз вам это объясняю.
>К тому же днем матрицу фотика по данному способу нужно будет >ориентировать на Солнце. Вы рискнете это делать, тем более фотиком >хорошим?
Не проблема. Страшно исключительно ИК/УФ излучение в большой дозе, а маленькой матрице за несколько секунд ничего не будет. Готов это доказать цифрами и наводить на солнце в течении минуты. Никто не мешает использовать нейтральный фильтр, как, например, делают фотографы и астрономы.
>Да ну? Вы вроде грамотный человек. А ведь в предложенном способе я в >общем-то не открываю ничего нового.
Абсолютно ничего нового, согласен. У меня стояла пара програм таких, но я их стер. Работает исключительно поиск по идентификатору ближайшей станции.
>Если даже совсем все плохо со временем на базовых станциях, то можно >ориентироваться по мощности сигнала на открытой местности. Известно, что
Становится смешно.
>радиус распостранения волн GSM900 ок 35 км, GSM1800 ок 10 км. Т.е., грубо
Еще смешнее.
Дальность действия GSM определяется отнюдь не столько мощностью базовой станции, а протоколом, это я вам как профессионал говорю.
>говоря, - если телефон "видит" определенную базовую станцию GSM1800 - уже >понятно что мы находимся в районе ее действия - т.е. в радиусе 10 км, [skipped]
>если видит определенную станцию GSM900 - то мы в радиусе 35 км, видим 2
>обработаем данные одновременно относительно нескольких базовых станций,
>да еще учтем уровень сигнала - то получим приемлемую точность. Расстояние
Это возможность вполне реальна, софта полно, слава богу мощность никто не учитывает.
>можно также определить например по длительности времени отклика. А если
По времени отклика? Кгхмм, GSM не знаете? Можно, но отклик здесь не причём.
>синхронизировать время на всех базовых станциях (технической сложности >для операторов в этом деле не вижу) - то точность определения уже будет >конкурировать с GPS.
Не будет, поскольку сам GPS умеет использовать эту информацию. http://en.wikipedia.org/wiki/A-GPS
>Ну да - а определение координат по звездам будет работать только при >наличии этих самых звезд.
Несомненно, но звёзды сложнее отключить.
Cпор с вами заканчиваю - не совпадает область определения задач и как-бы это политкореектно выразиться, "вели исследование мироздания в другой предметной области".
no subject
Date: 2008-10-03 03:27 am (UTC)ага. 10 штук сотовый, который и так уже есть в наличии, программа, которые обычно за 20 баксов продаются. или на форже бесплатно => против => чип гпс, с устройствой, которая с него показания снимает (тыщщи за 2 дешёвый видел) + стоимость спутников, вывода его на орбиту, стоимость наземных сооружений, обслуживание всего этого хозяйства и зарплаты рабочим.
действительно, что дешевле...
А реально я был бы не против иметь у себя обе эти системы, + ещё парочку альтернативных, когда поеду в какое-нить путешествие ;)
no subject
Date: 2008-10-03 07:35 am (UTC)Да я уже который раз повторяю - нет в наличии телефона в природе, по крайней мере из тех, которые поступают в широкую продажу, у которого датчик положения в пространстве мог бы определять координаты с погрешностью, достаточной для сколь-нибудь приемлемого определения координат. В существующих сейчас на рынке телефонах задача точного определения не ставится, поэтому и используются дешевые сенсоры. Установка более точных сенсоров выльется совершенно в другие деньги. Это во-первых.
Во-вторых - качество фотиков, встроенных в телефон, пока не позволяют снимать звездное небо с качеством, пригодным для надежного распознавания машинными методами обработки информации, смазывание изображения и шумы, "горячие" и "битые" пиксели приведут к дополнительным погрешностям. А как вам известно - погрешности суммируются.
Так что если вцепиться в эту идею и сделать устройство на базе существующих сотовых телефонов, решив доволно нетривиальную задачу распознавания образов, то местоположение можно определять с погрешностью плюс-минус континент. Стоит ли игра свеч?
В-третьих - если вы уже уцепились за стоимость спутников стоимость вывода на орбиту, зарплату рабочих и т.д., и т.п. - то гораздо проще, точнее и дешевле определять координаты на основе расположения и задержек сигналов от существующей инфраструктуры базовых станций GSM.
no subject
Date: 2008-10-04 06:34 am (UTC)Я всё ищу программу, на сотовый, которая будет определять дальность этих станций, чтобы привязать потом к напоминалке, а та будет кричать - вы рядом с магазином! Хотели купить то-то. или вы возле приятеля, обещали занести ему то-то :)
no subject
Date: 2008-10-03 02:20 pm (UTC)У меня очень большие сомнения в заявленной точности показания встроенных датчиков ориентации в пространстве, используемых в распостраненных телефонах. Одно дело наведение, другое дело - измерение с приемлемой погрешностью.
Еще есть сомнения в добавочных погрешностях при реализации - но об этом не будем.
> Не проблема. Страшно исключительно ИК/УФ излучение в большой дозе, а маленькой матрице за несколько
> секунд ничего не будет. Готов это доказать цифрами и наводить на солнце в течении минуты. Никто не
> мешает использовать нейтральный фильтр, как, например, делают фотографы и астрономы
Забыли еще локальный термический перегрев.
Нейтральный фильтр в комплект к программе прилагаться будет?
>Становится смешно.
>>радиус распостранения волн GSM900 ок 35 км, GSM1800 ок 10 км. Т.е., грубо
>Еще смешнее.
>Дальность действия GSM определяется отнюдь не столько мощностью базовой станции, а протоколом, это я вам как
>профессионал говорю.
То что дальность действия определяется протоколом, а не мощностью - что-то в этом методе принципиально от этого изменится? Я привел грубые цифры - они больше чем по протоколам. Мощность - параметр второстепенный, но в ряде случаев по уровню сигнала можно хотя бы грубо оценить удаленность от базовой станции.
Тут уж извините за неточности нас - дилетантов...
> У меня стояла пара програм таких, но я их стер. Работает исключительно
> поиск по идентификатору ближайшей станции
Это совершенно не означает, что нельзя написать более совершенную программу, учитывающую большее количество параметров.
> Не будет, поскольку сам GPS умеет использовать эту информацию. http://en.wikipedia.org/wiki/A-GPS
A-GPS пока поддерживается далеко не всеми операторами, и далеко не всякими устройствами, работающими с GPS.
> Cпор с вами заканчиваю
Аналогично
> не совпадает область определения задач и как-бы это политкореектно выразиться,
> "вели исследование мироздания в другой предметной области".
?
Идея интересная, но практическая реализация вызывает сомнения. Я вступал в полемику, чтобы прояснить вопрос, и найти альтернативные пути решения, а не похерить идею на корню, извините за выражение. Если топикстартера обсуждение еще не отпугнуло - то думаю, решение некоторых проблем в реализации он сможет почерпнуть из полемики.
Как говориться - "в спорах рождается истина" - так что не будем столь категоричны, даже в "политкорректных" выражениях.