Posisjonering av kjøretøy med kun speedometerdata

Forskere har utviklet en algoritme som beregner en bils rute ved hjelp av kun startposisjon og hastighet på turen. 

Problemet med å bestemme en rute gitt bare hastigheten av bilen er en vanskelig å løse. Antall mulige ruter øker dramatisk jo lenger bilen kjører. Visse mønstre av hastighetsendringer bidrar til å redusere mulighetene. For eksempel må en bil redusere hastigheten eller stoppe helt ved veikryss. Ved å sammenligne mønstrene av hastighetsendringer til topologien av veien, er det mulig å bestemme ruten kjøretøyet har tatt.

Algoritme
Algoritmen som er utviklet baserer seg noen fysiske egenskaper. Ved mindre svingradiuser vil det være fysiske begrensninger i bilens hastighet. Det antas at bilen holder en fart på eller under den maksimale lovlige hastighet. I tillegg vil bilen stoppe når den trenger det, som for eksempel ved trafikklys og stoppskilt.
I praksis er dette en kinkig problem. Et kjøretøy kan stoppe eller redusere hastigheten i kryss, men også på grunn av mange andre årsaker som for eksempel veiarbeid, ulykker, kø eller andre hindringer.

Resultat
Forskerne undersøkte algoritmen med empiriske data: 240 traser, totalt nesten 2000 km, traselengde mellom 620m og 16,0 km, median traselengde på 7,5 km, de hele fordelt på 7 sjåfører. Det er samlet både speedometerdata og GPS for å sammenligne.

I 10% av traseene viser beregnet sluttposisjon innenfor 250 m av riktig (fra GPS), og 30% er innenfor 800m. Dette resultatet viser selvfølgelig ikke samme presisjon som vi er vant til med GPS. Men det viser seg at nesten alltid finnes rett retning på reisemålet, og det er mye bedre enn tilfeldig gjetting ut fra avstand langs veinettet fra startpunktet.

Største feilkilder er:

• Homogenitet av veier. Hvis hver vei har samme signatur (samme hastighet, samme avstander mellom kryss, etc) 
• Traseer med bare lave hastigheter. Algoritmen er avhengig ulike hastigheter, og høye hastigheter for å finne svinger og begrense antall mulige traseer. 
• Uforutsigbare stopp pga for eksempel kø.

Undersøkelse konkluderer også med at enkelte sjåfører er enklere å posisjonere enn andre.

Interessant er det også at den relative unøyaktighet ikke går opp med traselengde.

Motivasjonen for dette prosjektet var at det i USA i økende grad er mulighet til å melde seg til "bruk-baserte" bilforsikringer for å redusere forsikringspremier. I disse programmene, installerer forsikringsklientene fartsregistrerende enheter i sine biler som overvåker deres kjøreatferd. At man kan med fartsdata kan avdekke hvor forsikringstageren har vært, reiser noen bekymringer for personvernet.

Kilde
Elastic Pathing: Your Speed is Enough to Track You. Janne Lindqvist et al.
http://arxiv.org/abs/1401.0052

20 gram autonom mikrofly med flagrende vinger og stereo fotogrammetri

Forskere ved TU Delft har utviklet DelFly Explorer, verdens første Micro Air Vehicle (MAV) med flagrende vinger som kan unngå hindringer av seg selv. Det unike med dette prosjektet ligger i DelFly Explorer svært lav vekt.

På tross av den lave vekten - 20 gram, det vil si noen få papirark, rommer den mye. I tillegg til vinger, motor og batteri, har den et 4-grams stereo kamera med prosessor for fotogrammetri, og en 1-gram autopilot (akselerometre, gyros, magnetometer, barometer, prosessor). Ved å kombinere bildene fra begge kameraene, blir avstandene til hindringer bestemt. Den lille datamaskinen behandler bilder så snart de er mottatt, slik at DelFly vet nøyaktig hvor hindringene er plassert. Hvis det oppdages en hindring, vil DelFly fortsette å fly et lite stykke før den svinger inntil hindringen ikke lenger er synlig, så fortsetter den sin reise i denne retningen. På denne måten er mikroflyet i stand til å utforske ukjente områder selvstendig, uten hjelp utenfra.

Den kan utføre autonom take-off, holder høyden, og unngår hindringer så lenge batteriet varer (ca 9 minutter). Alle sensorer er om bord, og all beregning utføres om bord.
Det finnes andre MAV som også kan unngå hindringer, slik som quad rotorer, men disse veie 50 ganger så mye eller mer. Utfordringen for TU Delft forskerne var derfor å gjøre dette systemet svær lett, og rask nok for flagrende bevegelse. En spesialutviklet algoritme gjør at DelFly behandler bildene like raskt som de mottas.

Kilder:
http://www.delfly.nl/home.html 
http://robohub.org/fully-autonomous-flapping-wing-micro-air-vehicle-weighs-about-as-much-as-4-sheets-of-a4-paper/
http://phys.org/news/2013-12-robot-dragonfly-delfly-explorer-obstacles.html
https://www.youtube.com/watch?v=tNPfD9l14Js

Verdens første satellittvideo i HD oppløsning

I jula ble verdens første satellittvideo i HD oppløsning introdusert.

Vi har i mange år vært vandt til statiske satellittbilder. Og i siste året også svært oppdaterte bilder blitt tilgjengelig. Men nå har altså Skybox vist «dynamiske satellitt video». De har selv konstruert en satellitt som kan fange opp full HD bilder med 30 bilder per sekund (1920 x 1080 piksler, 1080p30), for så lenge somblog, at de i motsetning til andre satellittprodusenter, bruker hyllevare hardware - imponerende.
90 sekunder per klipp. Oppløsningen på videoen er ikke nok til å se folk, men du kan se biler som kjører på veien. Oppløsningen på videoen er rundt tre meter.

Men hva kan dette brukes til? Leser at det er tanker om at dette skal brukes til alt fra overvåking av maritim forsyning og aktivitet på industrianlegg, til overvåking av miljø og humanitær hjelp. Men hvem kommer til å kjøpe slike data først i Norge? Dette koster nok mye, men kanskje innen oljeindustrien?

Kilde: http://skybox.com/news/skysat-1-captures-first-hd-video-of-earth-from-space

Hva om du kunne få satellittbilder, for enhver hendelse, hvor som helst i verden, i nær sann tid?

MapBox er et selskap som tilbyr sine kunder å lage og publisere egne kart. De har nå planer om å lansere MapBox Satellite Live. Den nye tjenesten vil tilgjengelig gjøre satellittbilder bare timer etter at bildene er tatt.

50 cm oppløsning, global dekning, hver dag, 6 timer gamle

Astrium, Europas ledende rom-teknologiselskap, leverer superskarpe bilder fra Pléiades, som er en konstellasjon av to identiske satellitter som alltid er i bane på motsatt side av hverandre. Dermed kan de levere bilder av hvilket som helst punkt på jorden på mindre enn 24 timer, alltid på lignende vinkel. Deres bilder har et nadir fotavtrykk på 20 km, med 50 cm oppløsning (2 meter blå, grønn, rød, nær-infrarød, og 0,5 meter sort-hvitt).

Målet til MapBox er å ha bilder fra hele verden som er tilgjengelige etter bare seks timer. Seks timer i denne sammenhengen nesten i sann tid, så fremt du ikke jobber i for eksempel en amerikansk etterretnings- eller forsvarsorganisasjon.

Så oppdaterte bilder gir ekstra informasjonsverdi når en aktuell historie skal fortelles. For eksempel å vise flom, brann, oljeutslipp, politiske demonstrasjoner, avskoging og idrettsarrangementer.

Vi får bare håpe det ikke er overskyet da :)

Kilde:
http://www.pbs.org/idealab/2013/08/mapbox-satellite-live-imagery-meets-open-source

Vet du hvor du er om 64 dager og 4 timer?

Vil du vite hvor mye kø det er til flyplassen om tre uker? Eller hvor din ex vil være på en fredag kveld neste måned, slik at du kan unngå ham? Eller når vil jeg neste gang gå ut for å ta en øl, og hvor blir det?

Et nytt stykke programvare kan forutse din stedsinformasjon år inn i fremtiden - selv om du ikke vet hvor du vil. Dette er resultatet etter at forskere fra Google og Microsoft har brukt statistiske undersøkelser på personlige GPS-data. «Far Out» er et program som bruker GPS-sporet til personer til å lære de typiske bevegelsesmønstere, for deretter å kunne fremskriver din sannsynlige fremtidige plassering. Programmet skal kunne ta hensyn til at du skifter jobb eller hjemstedsadresse. Det sies lite om presisjonen på prediksjonen.

Forskerne konkluderer i rapporten med at
Med fokus på en person om gangen, kan vi gi bedre påminnelser, søkeresultater og annonser ved å vurdere alle stedene personen er sannsynlig å være nær i fremtiden (for eksempel "Trenger du en hårklipp? Om fire dager, vil du være innen 100 meter fra en frisør, som akkurat da vil ha et spesialtilbud til deg på enkel klipp til kr 200,- ")

Skjermbilde fra visualiseringsverktøyet som viser mobilitetsmønstre for en personene i undersøkelsen. De fargede trekantede celler representerer en sannsynlighetsfordeling av personens plassering gitt en time av en dag og dag type.

http://www.fastcompany.com/3014307/leadership-now/do-you-know-where-youll-be-285-days-from-now-at-2-pm-these-data-masters-do

http://research.microsoft.com/en-us/um/people/jckrumm/Publications%202012/Sadilek-Krumm_Far-Out_AAAI-2012.pdf

Bærbar kartleggingsplattform

Forskere fra MIT har utviklet et bærbart kartleggingssystem som lager et digitalt kart over brukerens miljø. Kanskje er dette løsningen på å lage billige innendørskart?

Enheten er utstyrt med flere teknologiske sensorer for kartleggingen. Plattformen består av GPS, laser, gyro, akselerometere, barometer og kamera. Laseren måler avstander til veggene i en 270° sektor. Laseren er stabilisert/korrigert med gyro. Akselerometrene måler hastigheten til personen. Et barometer måler endringer i lufttrykk som brukes til å justere for når personen går fra en til en annen etasje. Informasjonen hentet fra kameraets bilder sammenlignes mot sensordataene for å kontrollere at det digitale kartet blir riktig.

Prototypen er litt klumpete med utstyr både på magen og i en ryggsekk, men det hevdes at dette vil få plass i en kaffekopp dersom det kommersialiseres.

Kilder:
http://people.csail.mit.edu/mfallon/?page_id=71
http://www.technologyreview.com/article/508206/cartography-on-the-fly/

Microsoft nyskapende forskningsinstitusjon?

Nei det er vel ikke akkurat det man har forbunnet Microsoft med i det siste. Men de er tross mye fokus på Google og Apple en gigant i industrien. I 2011 brukte de knappe 10 milliarder USD på forskning. Så noe spennende må de da drive med?

Nå er jeg i siget og leser mer om Microsoft forskningsprosjekter - har jo akkurat skrevet om to andre prosjekter; strømsparing av GPS og Streetslide. I tillegg har jeg funnet en del andre artige prosjekter.


OmniTouch
Vi er etter hvert blitt vant til berøringsskjermer. Men med OmniTouch slipper man å ha med seg en telefon eller et brett eller en skjerm. Dog må man ha med seg en liten dings med projektor og sensorer, som sitter som en papegøye på skulderen! «Skjermen» projeseres på en hvilket som helst flate, og bildet blir korrigert for flatens helning og krumning basert på en 3D-skanner. Projektoren som vises på youtube-filmen under, viser noen brukstilfeller, og her er det lett å la seg rive med og la fantasien blomstre i hvordan dette kan brukes. De viser også hvordan man kan bruke et kart på hvilken som helts notatbok.

IllumiRoom 
IllumiRoom er en prototype fra Microsoft Research som projiserer et bilde på området ved siden av TV-skjermen. Dette forsterker og forstørrer visualisering for å forbedre den tradisjonelle underholdningsopplevelse i stua. Her blir altså hele veggen rundt TV-skjermen også en del av bildet. I videoen vises prototypen, og i følge Microsoft er videoen tatt opp live slik det fungerte i stua på labben, og det er ikke et resultat av spesialeffekter og annen etterbehandling.

I et annet prosjekt har Microsoft laget en prototype av en brillefri 3D skjerm som viser ulike stereoskopiske bilder til hvert av øynene. Skjermen som blir kalt «Window» kan også vise forskjellige bilder til forskjellige brukere. I utgangspunktet kan du se på en film, mens kjæresten din kan se på en helt annen film, men på samme skjerm. Her kan man også tenke seg samme film med forskjellige utvalg av sener  Og skjermen følger selvfølgelig brukerens hodebevegelser.

Foveated Rendering
IllumiRoom, som beskrevet over, gjør hele rom om til projiserende fater som det skal beregnes bilder for. Denne økningen av oppløsning krever en mangedobbelt kapasitet i grafisk prosessering. Dette kravet til dataprosessering er ikke tilgjengelig til fornuftig pris for alminnelige forbrukere. Derfor har Microsoft et annet forskningsprosjekt der man med eye-tracing bare viser høyoppløselige bilder der hvor brukeren fokuserer. Resultatet oppleves for brukeren som video med høy oppløsning, men metoden reduserer antall piksler utenfor fokus med en faktor på 10-15.
Denne teknologien vil, dersom den kommer til forbrukere, ha stor betydning. Kostnad i forhold til oppløsning vil bli mer fordelaktig, noe som er viktig spillkonsollmarkedet. Høyoppløselige skjermer ville også bli mer praktiske. Og virtuell virkelighet ville være mye, mye enklere for en PC å håndtere.
http://research.microsoft.com/apps/pubs/default.aspx?id=176610

Cloud computing

Den forskningsdivisjonen som har de største midlene, er de som jobber med å avlaste alle maskiner koblet til internett med både funksjonalitet, prosessorkraft, og lagring, også kalt sky-tjenester. I Office 2013 ser man allerede at både dokumenfiler i SkyDrive og innstillinger automatisk deles mellom de maskinene som en person bruker. Dette synkroniseres slik at data du trenger også er tilgjengelig i offline-modus. Dette konseptet jobbes det også med fra Microsofts side for at Xbox skal vinne flere slag i spillkonsoll-krigen.

Etter en runde på nettet ser oppdager man at Microsoft har mer innovasjonskraft enn det man først tror. Det er klart selskapet blir truet og har store utfordringer. Samtidig har de ikke puttet hodet i sanden. Redmond bruker kanskje mer på FoU enn Google og Apple tilsammen. Noe å tenke på neste gang noen forteller deg at Microsoft ikke har en fremtid.

Kilder:
http://www.chrisharrison.net/index.php/Research/OmniTouch
http://research.microsoft.com/en-us/projects/illumiroom/
http://www.youtube.com/user/microsoftresearch

Microsoft Street slide

-Er dette neste versjon av gatebilder?

Mange kjenner godt Street View i Google Maps. Men ikke så mange vet om at Microsoft i sin webkarttjeneste Bing Maps, har en tilsvarende tjeneste. Den heter «Street Side». Den funker omtrent på samme måte, men har mye dårligere dekning. I videoen under vises resultatet etter et forskningsprosjekt hvor Microsoft har laget en løsning hvor gatebildene settes sammen slik at man kan panorere sømløst uten å måtte hoppe mellom enkelt 360 ° panoramabilder.

De har i tillegg til webklienten, laget en iPhone prototype. Tester skal vise at dette er mer brukervennlig enn Google street view.

Selv om Google Street View har langt bedre dekning, liker jeg å se Google blir utfordret, fordi de sikker vil reagere ved å tilby oss mer og mer utrolig produkter.

Kilde:
http://research.microsoft.com/en-us/um/people/kopf/street_slide/

Strømgjerrig GPS i mobiltelefon

Microsoftforskere har redusert strømforbruket til GPS på mobiltelefoner med en faktor på tre, ved bruk av sky-tjenester.

Mange mobil-apper trenger en posisjon. Det kan være for å vite hvor et bilde tas, for innsjekking, å finne nærmeste bensinstasjon osv. De tre mest nedlastede app-kategoriene er sosiale apper (Facebook, Twitter, Instagram etc) kart-apper (Kommunekart, Google maps) og værvarlings-apper (for eksempel Yr og Storm). Alle disse nevnte appene bruker telefonens posisjon. 

Problem

Det er flere forhold som gjør at GPS-chipen er krevende for smarttelefoner. GPS er den funksjonen som krever mest energi, og derfor er GPS det som tømmer mobiltelefonbatteriet mest effektivt. Når telefonen skal beregne posisjonen trengs informasjon om satellittbanene. Denne informasjonen sendes via GPS-signalet. Men overføringen av denne informasjonen går ikke fortere enn 50 bps. Derfor tar det 30 sekunder å motta satellittbanene. I tillegg trengs en kraftig CPU for utjevning av posisjon.

Mulighet

Det er flere forhold som kan utnyttes for å få posisjon uten å bruke så mye strøm:

• Mye av informasjonen som trengs for å beregne posisjonen finnes andre kilder, for eksempel sentere som beregner og leverer nøyaktige satellittbaner som en web-tjeneste.
• Svært ofte vil mobil-appene ikke trenge posisjon på sekundet, men kan få denne litt senere. 
• Lagring av rå GPS-observasjoner er billig på smarttelefoner, sammenlignet med prosessorkraft.

Metoden

Telefonen samler GPS-data bare noen få millisekunder, og merker observasjonsdataene med et omtrentlig tidspunkt. Dette sendes senere til en web-tjeneste med mye høyere prosessorkraft, og med tilgang til presise satellittbanedata og en terrengmodell. Serveren beregner telefonens posisjon, og returnerer denne til telefonen. 

Prototypen som er utviklet av Microsoft er skrevet i C#, og kjører i Microsofts skyløsning Windows Azure. Resultatene viser at viser at nøyaktigheten blir noe dårligere enn kontinuerlig GPS (sigma=34m, 3sigma=42m), men pga meget kort observasjonstid (10ms) oppnås en dramatisk reduksjon i strømforbruk (3x).

Å redusere strømforbruket vil ikke bare øke batteritiden på smarttelefoner og nettbrett, men også kunne gjøre det praktisk mulig for andre enheter å bruke GPS-funksjonalitet, inkludert sensorer med lavt batteri kapasitet som for eksempel tracking av biler, mennesker og dyr.

Kilder:

http://www.technologyreview.com/news/509176/cloud-powered-gps-chip-slashes-smartphone-power-consumption/

http://research.microsoft.com/apps/pubs/default.aspx?id=172624

Locatas nye system for innendørsnavigasjon

Locata har i dag annonsert at de vil demonstrere et nytt og revolusjonerende system på ION-GNSS konferansen 19-23 september.


Mange bedrifter og ingeniører har brukt mye tid og penger på å prøve å forbedre GPS i urbane områder, og for innendørs bruk. Locata understreker at senderne ikke er pseudolitter, men enheter som skaper tidssynkronisering, og dermed muliggjør et lokalt autonomt synkronisert nettverk. Den lokale konstellasjonen er under lokal kontroll, og kan derfor konfigureres med den frekvens og tetthet som kreves av oppgaven.


Locata har utviklet et system som ligner på GPS, med et nettverk av referansestasjoner (LocataLites) som snakker til et ubegrenset antall rovere. En stor forskjell er at det ikke finnes et rom-segmentet – det trenger ikke, og bruker ikke satellitter. Hver referansestasjon oppfører seg som en satellitt på bakken, roveren beveger mellom referansestasjonene. Roverposisjons nøyaktig ligger på centimeternivå.

Fig: Locatas antenne (TimeTenna) ved innledende tester i et lagerskur i 2010. Vi ser totalstasjonsprismet over TimeTenna på testsystemet for å kunne sammenligne med en nøyaktighet posisjon.

Fordelen med Locata mottakere er at de ikke trenger fri sikt mot himmelen for å fungere, slik som GPS-mottaker trenger. Dette betyr at en kan oppnå centimeter-posisjonering innendørs, hvor RTK GPS ikke fungerer.


US Air Force har forrige system fra Locata, og nok være interessert i denne nye teknologien. For dem er det viktig å kunne navigere under forhold med GPS-jamming. Fremtidig forskning og utvikling vil fokusere på “miniatyrisering” av Locatas mottager. Arbeidet er startet for å lage en kombinert GPS-GLONASS-Locata chip som kan integreres både til profesjonelle og industrielle enheter, og også til forbrukerenheter som mobiltelefoner. Locata planer er å jobbe med integratorer og ikke med sluttbrukerne. Kvalifiserte partnere skal så utvikle mottakere og applikasjoner.


http://www.locatacorp.com/
http://www.technologyreview.com/communications/38163/
http://www.gpsworld.com/survey/locata-a-new-constellation-12031

Bittesmå gyroer til posisjonering

Israelske militære har laget hva som sannsynligvis er den minste gyroen til nå, så lite som et riskorn (1x1mm). Gitt posisjon innimellom kan gyroer, som er følsomme nok, integrere bevegelser over tid slik at posisjon, for eksempel i tuneller hvor GPS-signal mangler, kan beregnes.

Teknologien baserer seg på ekstremt små ringlasere. Slik teknologi har historisk hatt en solid militær forankring, men med større fokus på posisjonering generelt, og til bruk i elektronikk for massemarkedet, blir dette mer tilgjengelig for mannen i gata. Først og fremst ser vi slikt i smart-telefoner. Men når treghetsnavigasjonsenheten (INS) blir så liten, vil vi kunne fantasere om navigasjon i menneskekroppen!

Kilde: http://scienceblog.com/39086/a-tracking-device-that-fits-on-the-head-of-a-pin/

Navigasjonsbrille

Prototype på et personlig navigasjonssystem du kan ta på deg. Det hele er en brille som er utstyrt med GPS, gyro, lamper (LEDs), og en computer. På innsiden av innfatningen viser noen lamper koder som viser hvilken vei du skal gå.



Jeg får litt assosiasjon til artige Aukrust-tegninger. Når du tar på deg slike briller ser du ut som du "er" fremtiden. Dette kan muligens brukes som et statussymbol for å vise tilhørighet som tekno-dings-entusiast. Hvem vet, kanskje vi hiver linsene og går med slike navi-briller om noen år?