System nawigacji w... bucie

- Są sytuacje, w których GPS jest niedostępny - na przykład gdy jesteśmy w budynku, pod ziemią, lub w miejscach, w których połączenie satelitarne jest blokowana przez różne wysokie obiekty - mówi dr Dan Stancil, profesor i kierownik Katedry Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej. Co można zrobić bez satelity?

Jednym z rozwiązań jest użycie urządzenia do nawigacji inercyjnej. Jest to urządzenie elektroniczne, które mierzy swoje przyspieszenie przy pomocy specjalnych systemów żyroskopowych. Dzięki temu sprzęt jest w stanie obliczyć swoje względne położenie. Systemy tego rodzaju są powszechnie używane w łodziach podwodnych.

Po połączeniu systemu inercyjnego z systemem satelitarnym można śledzić dalej swoje położenie, jeżeli utracimy sygnał GPS. Przykładowo po wejściu do jaskini i utracie zasięgu, można użyć systemu inercyjnego, aby odtworzyć swoje kroki od ostatniej znanej lokalizacji GPS i znaleźć drogę z powrotem.

Największym problemem jest dokładność urządzeń żyroskopowych. Nawet najmniejszy błąd pomiaru powoduje znaczne komplikacje. Przykładowo system może pokazywać ruch z prędkością rzędu 0,1 metra na sekundę, gdy w rzeczywistości stoi się w miejscu. Już po trzech minutach błąd będzie sięgał 1. metrów.

Jeżeli można byłoby w jednoznaczny sposób określić czas, w którym prędkość jest zerowa, dokładność urządzenia byłaby znacznie większa.

Naukowcy stworzyli prototyp czujnika radarowego, które mocuje się w bucie. Urządzenie to bada odległość między podeszwą buta a poziomem gruntu. Jeżeli dystans ten nie zmienia się w ustalonym odcinku czasu, to do systemu nawigacji wysyłany jest sygnał informujący o tym, że użytkownik stoi w miejscu. Pozwala to znacznie zmniejszyć skumulowane błędy urządzeń pomiarowych.

Innymi słowy - komputer nawigujący zestawia dane z buta i systemu inercyjnego, a następnie wylicza położenie na podstawie ostatnio odebranych danych z satelity GPS.