全球定位系统(GPS)卫星技术为人们追踪巡航导弹、车载导航与寻找隐蔽的餐厅提供了便利,但是一旦步入机场、博物馆或商场内,你可能还是要仰仗于研究纸质地图或寻人问路。
目前针对室内设计的定位系统需要依靠类GPS无线电、磁信号或寻找极不稳定的Wi-Fi接入点。这些方法均被证明成本过高且难以推广。何况,上述室内GPS系统远远不够精确,使得你像随身带有遥控设备般随心所欲。
如今,MIT计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的研究者们开发出了能使附近的Wi-Fi设备,包括智能机,在厘米距离基础上互相定位的方法。该技术名为Chronos,以设备模仿多吉兆赫兹的宽频带无线电为基础。
Chronos首先需要两个Wi-Fi设备、一个发送器和接收器同时在35个频段、2.4GHz与5.8GHz的Wi-Fi范围内活动。信号积累阶段的速率随频段不同而自然变化。发送器每2至3秒会切换频段,同时接收器也会随之比较相位差。由此,Chronos即可计算信号时间,继而是设备之间的距离。
如果其中一个设备有多个Wi-Fi信号,比如现在的智能机和笔记本,Chronos也可以计算两个设备之间的角度,从而实现空间定位。在公寓或咖啡店之类日常环境的试验中,仅用现有的Wi-Fi 卡,Chronos即可定位65厘米以内(或GPS精确度的10倍)的装置。
MIT研究者,在攻读博士学位的学生Deepak Vasisht和教授Dina Katabi提出Chronos可以用于计算智能家居内人数以实现照明控制、在咖啡馆内提供免密码Wi-Fi(但排除蹭Wi-Fi的不速之客)、使机器人更安全地为人类服务。
“由于Wi-Fi已被广泛使用,在每台都手机内,我们都可以让尽量多的应用程序来使用该技术。” Katabi在IEEE波谱杂志中说。
然而,一些局限性也不可避免。尽管Chronos可以仅通过应用程序(或接入点的固件升级)就在Wi-Fi可用的设备上运行,但每个设备都需要经历一次距离校准。且由于Chronos会在十分之一秒内扫过所有的Wi-Fi频段,若在初始设置时设备之间有相对运动,其精确性就会受到影响。
那么,是否需要将手机置于柜台,或者商场内饮食区的桌子上,才能完美实现初始设置呢?“步行也无大碍,只要不是在行驶中的车内步行。”Katabi说,“而且对于蜂鸟飞行器来说,飞行中比静止更好。因其移动状态是可控的,速度是已知的,你可以在反馈回路中利用此信息以改善结果。”
Vasisht与Katabi在一个装备有英特尔5300 Wi-Fi 卡和Go-Pro 相机的AscTec蜂鸟四轴飞行器上对Chronos进行了测试。将飞行器置于距离上网本1.4米处,使其在飞行状态下拍摄电脑的照片。Chronos能够使飞行保持在规划距离的4厘米之内。
Vasisht与Katabi表示,接下来将进一步改善Chronos的分辨率,并加入某些功能,例如区域限定,可以设置虚拟边界。两位研究者正与MIT讨论该技术的商业化事宜。进展顺利的话,使用手机找到登机口,你的机器人管家紧随其后这样的景象恐怕几年内就能见到了。