黑科技：沒有GPS的導(dǎo)航也是可能的

盡管只要接收機(jī)位于多個(gè)衛(wèi)星的視線內(nèi)，GPS就可以定位地球上的任何物體，但同一設(shè)備在室內(nèi)定位時(shí)可能會(huì)很困難。猶他大學(xué)的一個(gè)研究小組已經(jīng)找到了解決這個(gè)問題的辦法。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一套傳感器和電路，即可將其安裝到靴子（鞋）上，無需使用GPS信號，就以確定其位置，定位精確度在室內(nèi)和室外均約為5米。

導(dǎo)航系統(tǒng)安裝在一個(gè)非常笨重的原型靴中，這個(gè)靴子可以幫助救援人員在建筑物內(nèi)導(dǎo)航，并向消防隊(duì)員顯示他們團(tuán)隊(duì)的其它成員所在的位置。它也可能與虛擬或者增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)游戲集成。

猶他小組的導(dǎo)航系統(tǒng)建立在慣性測量單元或者簡稱為IMU（inertial measurement unit，慣性測量單元）上 - 一個(gè)包含陀螺儀，磁力計(jì)和加速計(jì)的小黑盒。猶他大學(xué)電氣工程師Darrin Young希望能夠在便攜式電子設(shè)備中使用IMU。然而，這些傳感器廉價(jià)版本的讀數(shù)會(huì)隨著時(shí)間而漂移，并且其錯(cuò)誤可能會(huì)迅速累積。 Young讓其研究生Qingbo Guo想方設(shè)法讓這些傳感器保持校準(zhǔn)。郭找到了生物力學(xué)的解決方案。即在每個(gè)步伐中，腳后跟錨定在地面約100毫秒。 Guo想出了方法來如何衡量這個(gè)靜止時(shí)刻，并用它來糾正運(yùn)動(dòng)中IMU漂移的數(shù)據(jù)誤差。

Guo設(shè)計(jì)了一個(gè)靈活的MEMS壓力傳感器，放置在帶有IMU的靴子的鞋墊底下。他計(jì)算出系統(tǒng)需要大約1000個(gè)傳感器才能獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)（并且在某些傳感器斷裂的情況下提供冗余備份功能），并且構(gòu)建了定制電路來合成來自IMU和壓力傳感器的數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)了必要的算法。在原型中，定制電路位于安裝在保護(hù)罩側(cè)面的印刷電路板上。他們將傳感器放在引導(dǎo)裝置外面以便于訪問和調(diào)試，但它可能位于鞋底內(nèi)部并可以使用藍(lán)牙技術(shù)來連接。

接著他用電纜連接到背包里的一臺筆記本電腦，然后開始走路。為了測試導(dǎo)航系統(tǒng)，Guo在鹽湖城用導(dǎo)航引導(dǎo)跟蹤器走了約三公里，然后將原型數(shù)據(jù)與GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在校園十次散步后，最大誤差約為5.5米。他還在舊金山金門公園漫長的漫步道路中測試了該系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作原理與哪種地形無關(guān)。這一表現(xiàn)與GPS相媲美，但它能夠在沒有GPS信號如室內(nèi)起作用。