Tìm hiểu công nghệ định vị hướng ứng dụng cho định vị Robot

Đăng lúc: Thứ tư - 02/12/2015 09:51 - Người đăng bài viết: SuperG
Công nghệ GPS

Công nghệ GPS

Công nghệ định vị giờ có mặt ở hầu hết các sản phẩm như : hệ thống dẫn đường trên ô tô, điện thoại, các thiết bị hỗ trợ cá nhân cầm tay....nhưng không đồng nghĩa với việc chúng ta đã biết hết về công nghệ mang tính cách mạng này.

Công nghệ GPS :

Những-điều-lý-thú-xung-quanh-công-nghệ-định-vị-toàn-cầu-GPS
- Có tối thiểu 24 vệ tinh GPS bay xung quanh trái đất, mặc dù hiện này có hơn 30 vệ tinh bao gồm 2 vệ tinh dự phòng. Dù ở bất kỳ đâu trên trái đất, cũng có tối thiểu 6 vệ tinh trong vùng bạn đứng.
- Mỗi vệ tinh GPS bay xung quanh trái đất một lần mỗi 12 giờ. Những vệ tinh bay quãng đường 12,500 dặm (khoảng 20,000 km), trung bình 7,000 dặm mỗi giờ (khoảng 11,000 km).
- Để nhận được vị trí chính xác, thiết bị nhận tín hiệu GPS của bạn phải kết hợp tín hiệu từ 4 vệ tinh mặc dù trong một vài trường hợp đặc biệt chỉ cần tới 3.
- GPS được ra đời sau khi có một thảm họa xảy ra. Vào năm 1983, chuyến bay 007 của hãng hàng không Korean Air Lines đã xâm phạm không phận của Soviet sau khi một thiết bị dẫn đường bị hỏng và máy bay đã bị bắn hạ cùng với tất cả 269 hàng khách thiệt mạng. Hậu quả của vụ tai nạn này khiến tổng thống Mỹ Ronald Reagan đặt hàng quân đội sản xuất ra hệ thống định vị toàn cầu cho mục đích dân sự được hoàn thành để tránh những tai nạn tương tự.
- NAVSTAR là tên khởi điểm mà quân đội Mỹ đặt cho hệ thống định vị toàn cầu.
- GPS không chỉ để dẫn đường mà nó còn có thể dùng để lấy thời gian một cách chính xác. Mỗi vệ tinh GPS có nhiều đồng hồ nguyên tử và thời gian được gửi kèm với tín hiệu chúng gửi đi. Với sự hỗ trợ từ các tín hiệu, một thiết bị nhận tín hiệu GPS có thể xác định thời gian hiện tại trong 1/100 tỉ giây. Những tín hiệu này được sử dụng để đồng bộ thời gian trên điện thoại cầm tay.
- Những anten mặt đất trải khắp thế giới được sử dụng để điều chỉnh đường đi của các vệ tinh và đồng bộ thời gian của chúng.
- GPS được sở hữu và đặt dưới sự kiểm soát của Bộ Quốc phòng Mỹ.Đến năm 2000, GPS dân sự đã bị lược bỏ một tính năng được gọi là "sự lựa chọn có sẵn" (Selective Availability - SA). Điều này gây ra mỗi lỗi ngẫu nhiên lên tới 328 feet (khoảng 100) để làm giảm tính chính xác của việc định hướng (tín hiệu GPS có sự khác nhau trong mục đích quân sự và dân sự). Tính năng SA đã bị tắt vào ngày 01/05/2000. - Trong suốt chiến tranh vùng Vịnh năm 1991, nhiều binh lính Mỹ được trang bị thiết bị GPS dân sự và chức năng SA đã được tắt trong suốt cuộc chiến.

- GPS là một tiến trình làm việc. Hệ thống được tiếp tục nâng cấp và những vệ tinh mới được bổ xung. Điều này đồng nghĩa với tính chính xác sẽ tăng lên và hệ thống sẽ trở nên hữu ích hơn.

Công nghệ định vị mới có độ chính xác cao hơn GPS

Nhóm nghiên cứu DARPA thuộc Bộ Quốc phòng Mỹ cho biết công nghệ mới sẽ cung cấp khả năng theo dõi chính xác hơn so với công nghệ GPS hiện nay. Công nghệ định vị theo thời gian thực sẽ cung cấp cho quân đội Mỹ một lợi thế về việc theo dõi vị trí cao hơn so với các đối thủ hiện nay. Công nghệ GPS được cho là có lợi thế về chiến lược, nhưng chúng vẫn có thể bị làm nhiễu từ các đối thủ hoặc có những nơi trên thế giới không thể tiếp cận được chúng.

Công nghệ định vị mới có độ chính xác cao hơn GPS
 

Ngoài quân đội, công nghệ GPS cũng đã có những tác động đáng kể đến người dùng cá nhân, doanh nghiệp và nền kinh tế. GPS đã cung cấp các nội dung và dịch vụ tùy biến cho người dùng điện thoại di động. Nhưng theo DARPA, sự linh hoạt của GPS là khá kém, do đó họ muốn mang đến công nghệ mới có sự linh hoạt cũng như tùy biến tốt hơn thông qua sự giúp đỡ của các thuật toán.

Công nghệ mới vẫn mang những khía cạnh quan trọng của GPS, bao gồm việc theo dõi vị trí, thời gian và hướng chuyển động, nhưng được DARPA bổ sung đồng hồ đo có độ chính xác cao, con quay hồi chuyển tự hiệu chỉnh, cảm biến gia tốc cũng như công cụ điều hướng có độ chính xác cao, có thể theo dõi vị trí trong thời gian dài mà không cần dựa vào nguồn cung cấp bên thứ ba.

DARPA cũng đang nghiên cứu công nghệ mới có thể mang đến khả năng theo dõi theo thời gian thực thông qua một số nguồn bổ sung. Nó sẽ được tích hợp cảm biến thu thập dữ liệu từ các đài phát thanh, đài truyền hình, tháp di động hay vệ tinh.

Mục tiêu cuối cùng của DARPA là xây dựng một hệ thống định vị nhỏ gọn, có thể được trao cho những người lính, đặt trong xe tăng hoặc trong các hệ thống chỉ dẫn. Công ty cho rằng các cảm biến và mạch điện phải được thu nhỏ xuống và được thiết kế để có thể hoạt động trong một giới hạn tiêu thụ điện năng thấp nhất.

DARPA được biết đến là nhóm quan tâm đến GPS đầu tiên. Trong năm 1970, nhóm này đã cung cấp một thiết bị GPS có trọng lượng nặng gần 23 kg, nhưng kích thước đã giảm xuống chỉ bằng kích thước của một gói thuốc lá vào năm 1991. Hiện nay, máy thu GPS khá nhỏ, có thể tích hợp vào chip nhờ các công nghệ tiên tiến.

Tuy nhiên, với những cải tiến trên không thể làm GPS biến mất trong thời gian tới, bởi nghiên cứu của DARPA thường phải mất nhiều năm hoặc vài chục năm để biến thành các sản phẩm thực tế, và quân đội Mỹ vẫn còn phải tiếp cận với công nghệ mới trước khi đưa sản phẩm tiếp cận với người tiêu dùng.

Định vị điện thoại bằng công nghệ Cell ID Location

Nhà mạng có thể định vị điện thoại của thuê bao mà không cần đến GPS

a> Sơ đồ phân bố trạm BTS.

Các trạm BTS được phân bố theo các hình lục giác. Mỗi hình lục giác được gọi là một Cell và chứa một trạm BTS có mã số nhận dạng ( ID ) riêng.

Khi một thiết bị di động nằm trong vùng hoạt động của BTS nào sẽ được trạm đó phục vụ.  Tuy nhiên thiết bị đó vẫn có khả năng nhận và đo cường độ sóng điện từ phát ra từ các trạm lân cận.

 

b> Nguyên lý xác định vị trí của thuê bao.

Khi thiết bị được phục vụ bởi một trạm BTS bất kỳ, sẽ truyền thông tin về trung tâm cho biết mức tín hiệu của các trạm lân cận. Do đó dựa vào mức tín hiệu đó tại trung tâm sẽ tính toán nội suy được vị trí tương đối của thuê bao dựa theo nguyên tắc càng gần trạm nào đó sẽ càng nhận được tín hiệu lớn hơn của trạm đó.                                Định vị điện thoại bằng công nghệ Cell ID Location

 

             Thuê bao đang nằm trong vùng thu nhận được tín hiệu của 3 trạm BTS

Đây là công nghệ định vị điện thoại không cần dùng đến hệ thống định vị toàn cầu GPS, nó được dùng để xác định vị trí tương đốic của đối tượng, tuy độ chính xác không cao bằng công nghệ định vị toàn cầu GPS nhưng lại có thể xác định được vị trí thuê bao ngay cả khi thuê bao đang bị che khuất bởi các vị trí có mái che chắn. 

 

Công nghệ xác định vị trí trong nhà

Các nhà nghiên cứu thuộc trường đại học Oulu ở Phần Lan đã chế tạo ra một hệ thống định vị trong nhà (IPS) sử dụng từ trường tự nhiên của trái đất để xác định vị trí của người dùng điện thoại- giống như chim bồ câu đưa thư và tôm hùm gai. Theo IndoorAtlas, công ty tách ra bởi trường đại học Oulu để tiếp thị và bán công nghệ IPS, hệ thống có độ chính xác cao từ 0,1 đến 2 mét.
 
Hình ảnh Công nghệ xác định vị trí trong nhà số 1

Công nghệ IPS của Phần Lan được coi là sự tinh tế trong sự đơn giản. Về cơ bản, mỗi inch vuông của trái đất đều phát ra một từ trường và từ trường này sau đó được điều tiết bằng bê tông nhân tạo và kết cấu thép. Nếu bạn sở hữu bản đồ các từ trường này và một chiếc từ kế (la bàn) thì việc xác định điều hướng trở nên vô cùng đơn giản. Và tất cả những việc mà bạn cần làm để tạo ra một bản đồ từ trường hay điều hướng là sở hữu một chiếc điện thoại smartphone hiện đại.
 
Hình ảnh Công nghệ xác định vị trí trong nhà số 2
 

Hầu hết mọi điện thoại smartphone đều được tích hợp sẵn từ kế, nhờ vậy mà điện thoại của bạn có thể biết được hướng bạn đang đối mặt. Tuy nhiên, cảm biến này dường như chỉ đủ nhạy cảm để tạo ra các bản đồ từ trường có độ chính xác rơi vào khoảng 10 cm. Việc tạo ra một bản đồ đơn giản là vẽ ra một sơ đồ mặt bằng rồi sau đó đi bộ quanh một địa điểm (một trung tâm mua sắm) nhờ đó từ kế có thể xây dựng một bản đồ xung quanh bạn, cả hai ứng dụng vẽ và xây dựng bản đồ đều được cung cấp bởi IndoorAtlas. Sau đó nếu bạn ghé thăm một khu vực mà có bản đồ từ trường, kích hoạt dịch vụ IndoorAtlas rồi sau đó ứng dụng này sẽ cho biết đang ở vị trí nào. 

Đối với hầu hết các hệ thống điều hướng IPS khác, chúng yêu cầu bạn phải bao phủ một địa điểm với hàng ngàn WiFi hoặc các trạm cơ sở Bluetooth, và giải pháp IndoorAtlas thực sự là vô cùng thú vị vì không đòi hỏi thêm bất cứ cơ sở hạ tầng nào. Thử nhắm mắt lại và tưởng tượng một cái gì đó giống như tàu điện ngầm Luân Đôn hay NewYork sẽ cung cấp hệ thống IPS, điều đó thực sự mang lại lợi ích giá trị cho khách du lịch và tăng thông lượng đáng kể, trái lại việc sử dụng WiFi hay Bluetooth là hoàn toàn không khả thi. Hệ điều hướng IPS cũng rất hữu dụng tại các sân bay lớn, bệnh viện và rất nhiều bãi đậu xe ngầm. IndoorAtlas thậm chí còn có thể được sử dụng bởi các thợ mỏ hay những người phải làm việc trong lòng đất, hang động.
 
Ngay bây giờ trước khi có ai đó đi ra ngoài và mua cổ phiếu của IndoorAtlas, chúng ta nên biết về một lỗ hổng mà công ty dường như đã “nhắm mắt làm ngơ” đó là sự thay đổi từ tính. Khi sắt nóng chảy trong chuyển động của vỏ trái đât, từ trường cũng theo đó mà thay đổi. Tuy rằng sự chuyển đổi này là khá chậm, nhưng ngay cả như vậy thì cũng đồng nghĩa với việc mô hình từ trường thế giới sẽ được thay đổi năm năm một lần. Vấn đề thứ hai có phần quan trọng hơn là ảnh hưởng của các đối tượng vốn không phải là một phần của bản đồ từ trường ban đầu chẳng hạn như xe hơi, thang máy và các động cơ điện. Mặc dù có lẽ là hiệu quả của các đối tượng này là không đáng kể, nhưng ai biết được mức độ ảnh hưởng của chúng tới từ trường trái đất như thế nào.

Từ trường và địa chấn vào cuộc...


Một loạt công ty mới ra đời và các phòng nghiên cứu (R&D) tên tuổi đã và đang tìm cách làm cho công nghệ định vị trong nhà ngày càng tốt hơn với nhiều cách tiếp cận khác nhau.


Một trong những công nghệ chín mùi được dùng cho định vị trong nhà là cái tên quen thuộc: Wi-Fi. Với các ăng-ten lắp đặt khắp cửa hàng (hoặc bất cứ nơi nào khác), có thể thiết lập mạng lưới Wi-Fi định vị chính xác trong khoảng 1 mét, đủ tốt cho hầu hết ứng dụng, chẳng hạn như tìm món hàng trên kệ. 

Công nghệ này cũng có thể dùng để giám sát khách hàng, là ứng dụng chính hiện nay (nhưng có lẽ ít người biết). Hiện có nhiều giải pháp "phân tích trong cửa hàng" dành cho các nhà bán lẻ, chủ yếu giám sát (ngầm) điện thoại của khách hàng sử dụng Wi-Fi, thu thập dữ liệu lộ trình họ đi quanh cửa hàng và những kệ hàng mà họ dừng lại để phân tích.


Cũng có những công nghệ lạ hơn và ít yêu cầu phần cứng hơn so với Wi-Fi, chỉ khoảng chục ăng-ten trong tòa nhà. Ví dụ công nghệ lập bản đồ tòa nhà dựa trên “nhận dạng từ” của IndoorAtlas (công ty có trụ sở tại Mỹ). Về cơ bản, công nghệ này lợi dụng những khác biệt trong kết cấu thép tạo nên từ trường đặc trưng của tòa nhà để xác định vị trí địa lý với độ chính xác trong vòng 1-2 mét mà không cần lắp đặt bất kỳ thiết bị nào khác.
 

Hơn nữa, hầu hết ĐTDĐ đều có sẵn từ kế (cảm biến từ trường) tiêu thụ rất ít năng lượng. Một khi lập được bản đồ của tòa nhà, vị trí dựa trên từ trường có thể sẽ trở thành chuẩn mới (trừ khi bạn ở trong nhà tranh, vách đất).  

 

Một hệ thống khác hơi lạ là OPS (Open Positioning System - Hệ thống định vị mở), nó sử dụng các nguồn tần số thấp của mọi thứ tiếng ồn địa chấn, ví dụ như tua-bin nhà máy điện, để định vị bằng phương pháp tam giác phân mà không cần hệ thống vệ tinh đắt tiền và không bị các tòa nhà cản trở. Đây là ý tưởng của một sinh viên, hiện vẫn còn trong giai đoạn thử nghiệm.  

Có rất nhiều lựa chọn khác nhau, và giải pháp hứa hẹn nhất kết hợp nhiều công nghệ. BAE Systems, một công ty công nghệ của Anh, hiện đang nghiên cứu sử dụng kết hợp các tín hiệu điện từ của các chương trình phát sóng truyền hình, Wi-Fi và các trạm thu phát di động để xác định vị trí. Về lý thuyết, khi từng hệ thống riêng lẻ không đảm bảo bao phủ hết mọi ngóc ngách hay không đủ chính xác, kết hợp chúng lại với nhau có thể sẽ cho kết quả tốt hơn.

 


Đó chính là phương pháp mà công ty AlterGeo sử dụng để định vị: sử dụng các thuật toán định vị dựa trên môi trường mạng, địa chỉ IP, Wi-Fi, WiMAX, GSM, LTE,… để giải bài toán địa điểm. Việc thêm dữ liệu từ trường và địa chấn không khó, chưa kể các vệ tinh định vị lơ lửng trên không. Việc định vị chính xác nơi bạn đang ở, trong nhà hay ngoài trời, dễ như trở bàn tay.

 

Trong tương lai, định vị Robot​ sẽ cải thiện đáng kể, có thể cập nhật​ mọi thông tin liên quan đến địa điểm, từ thời tiết, giờ tàu xe đến kết quả trận bóng đá... bất cứ lúc nào bạn cần Robot​ bạn sẽ biết chính xác nơi để tìm nó.










Nguồn tin: tổng hợp
Từ khóa:

n/a

Đánh giá bài viết
Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá
Click để đánh giá bài viết
 

Giới thiệu sản phẩm dịch vụ

Giới thiệu sản phẩm dịch vụ: -          Cung cấp giải pháp, thiết kế các sản phẩm Robot gia dụng -          Cung cấp các sản phẩm điện thông minh, nhà thông minh -          Sửa chữa, phục hồi chức năng cho Robot -  ...

Thăm dò ý kiến

Bạn có muốn sở hữu một Robot trong nhà không?

Cần một Robot để dọn dẹp

Cần một Robot trông nhà

Cần một Robot để giải trí

Bạn cần một Robot theo cách khác

Bạn đã có rồi

Bạn không cần

Liên kết