Смартфон с функцией GPS - восхитительный инструмент. Он безопасно и уверенно ведет своего владельца по улицам незнакомого города. Но по прибытии в пункт назначения слишком часто теряется ориентация, потому что, как только вы входите в здание, вы теряете связь со спутниками GPS.

Затем вы предоставлены сами себе - будь то в бесконечных коридорах торгово-выставочного комплекса или внутри одного из филиалов местного торгового центра megaplex. "Разве не было бы полезно, - подумал про себя Харальд фон Розенберг, - если бы в такие моменты смартфон мог быстро переключаться на навигатор внутреннего пространства и указывать путь через ряды магазинов и лестничные клетки?" 

Что ж, это абсолютно возможно, как демонстрирует руководитель проекта "Системы управления движением" в Штутгартском Институте производственной инженерии и автоматизации Фраунгофера IPA в рамках проекта сотрудничества "MST-Smartsense" Федерального министерства образования и исследований Германии BMBF. Проект представляет собой совместное сотрудничество, в котором также участвуют такие компании, как Robert Bosch GmbH, Bosch Sensortec GmbH, Binder Elektronik GmbH, AEMtec GmbH и Sensitec GmbH, с Исследовательским институтом модульных твердотельных технологий Фраунгофера EMFT и Институтами надежности и микроинтеграции Фраунгофера IZM и электронными наносистемами ENAS. Эти партнеры разработали сенсорный модуль для навигации по внутренним помещениям размером с ноготь - и, таким образом, предназначенный для использования в смартфоне.

Датчики определяют длину шага

Подобно обычным шагомерам, модуль регистрирует, с какой скоростью и какое расстояние проходит человек. Тем не менее, это гораздо более точное и интеллектуальное устройство, чем обычные устройства, представленные на рынке, потому что оно даже регистрирует направление, в котором идет пользователь. "Никогда прежде не существовало такого маленького устройства, которое могло бы достичь столь многого", - говорит фон Розенберг. Базовые шагомеры изначально должны быть запрограммированы. Рост тела, длина шага - все эти данные должны быть сохранены пользователем до того, как он или она начнет ходить. Это может стать препятствием, если несколько человек используют один и тот же прилавок. Более того, обычные устройства не очень точны. В отличие от нового навигационного датчика из Штутгарта: внутри крошечного модуля расположено несколько датчиков, которые обрабатываются совместно. К ним относятся датчик ускорения, который регистрирует движение тела, и датчик магнитного поля, который измеряет выравнивание тела по его положению относительно магнитного поля земли. В тандеме они отображают высокоточную схему движения. "Слияние датчиков" - это термин, который фон Розенберг использует для обозначения такого интеллектуального соединения нескольких датчиков. Самое интересное, что модуль не обязательно калибровать пользователю. Самостоятельно определяет, длинные ли у человека ноги или он просто делает маленькие шажки. Это возможно, потому что фон Розенберг изначально обучал программное обеспечение, используя шаблоны шага различных людей. Датчик мгновенно регистрирует ходьбу человека и может точно оценить длину шага.

На дисплее отображается идеальный маршрут прогулки

Естественно, навигатор внутреннего пространства функционирует только в том случае, если он знает здание. Для этой цели вскоре смартфоны будут автоматически загружать трехмерные планы зданий из Интернета. Они соединены с сенсорным модулем для отображения текущего положения пользователя на смартфоне. Более того: на дисплее также отображается идеальный маршрут прогулки. Планы зданий также могут автоматически передаваться на устройство сотовой связи, как только вы входите в здание. Также можно было бы нанести двумерный QR-код на план планировки при входе в здание. Затем пользователи могли отсканировать код с помощью смартфона, чтобы загрузить соответствующую карту.

И есть еще один элемент, который отличает новый сенсорный модуль. Он оснащен собственным небольшим микрокомпьютером, который обрабатывает значения измерений датчика в понятные данные - например, градус для визуальной ориентации или длину отрезка пути. Ими можно пользоваться непосредственно со смартфона. В отличие от этого, обычные датчики выдают только базовые необработанные данные, которые другой процессор должен преобразовать в дискретные данные. "В отличие от того, что мы обычно находим, датчик MST-Smartsense может быть установлен непосредственно в смартфон или планшетный компьютер без каких-либо дополнительных элементов и снабжать приложения данными", - говорит фон Розенберг. Поскольку сенсорный модуль работает автономно, ему не нужно полагаться на вычислительную мощность встроенного процессора смартфона. Он использует собственный небольшой процессор, которому требуется значительно меньше энергии. Это разряжает батарею устройства.

Демонстрацию новой системы навигации внутри помещений можно увидеть на выставке Sensor + Test 2012, которая пройдет с 22 по 24 мая в Нюрнберге, на объединенном выставочном стенде Fraunhofer в зале 10, стенд 202. Там исследователи IPA представят еще один пример успешной системы слияния датчиков: навигационный модуль для роботов и мобильных измерительных систем, который, используя человеческий глаз в качестве модели, дополнительно определяет свое местоположение с помощью изображения с камеры.