Датчики, установленные в автомобилях, вместе с видеорегистратором могут помогать машине ориентироваться почти так же точно, как при использовании спутниковой навигации. К таким выводам пришла сотрудница кафедры компьютерных систем и технологий НИЯУ МИФИ Дарья Маркова, сообщили в Минобрнауки России. Статьи о разработке опубликованы в журналах «Вестник МЭИ» и «Вестник компьютерных и информационных технологий».
Самостоятельно подключиться к штатным датчикам автомобиля и считывать маршрут не получится. Для этого потребуется установить специальное устройство, однако оно, по данным авторов разработки, является недорогим и несложным.
Идея альтернативной навигации особенно актуальна в условиях, когда спутниковый сигнал может быть недоступен или работать с ошибками. Для беспилотных автомобилей и современных систем помощи водителю такая задача также имеет большое значение.
Дарья Маркова обратила внимание, что в каждой машине уже есть элементы, которые можно использовать для расчета движения. Среди них инерциальный измерительный модуль, фиксирующий повороты и ускорение, а также одометр, определяющий пройденное расстояние по вращению колес.
Однако простого считывания этих данных оказалось недостаточно. Исследования показали, что ошибка быстро накапливается и уже через несколько минут пути может достигать десятков метров.
Одна из причин связана с колесами: их радиус зависит от степени накачки. Небольшая погрешность на одном обороте постепенно превращается в заметное отклонение от реального маршрута.
Решением стала математическая обработка данных. Для этого использовали расширенный фильтр Калмана — алгоритм, который позволяет объединять несколько неточных источников информации и получать более точную оценку положения.
При обработке данных от двух автомобильных датчиков погрешность заметно снизилась. Если без алгоритма после двух километров ошибка могла составлять около 15 метров, то с ним — в худшем случае около пяти метров.
Дополнительно исследовательница применила принцип обнуления ошибки при остановках автомобиля. Когда машина стоит на светофоре, система понимает, что скорость и ускорение равны нулю.
В этот момент алгоритм нулевого обновления скорости фиксирует и корректирует накопившиеся погрешности. Благодаря этому новые ошибки не накладываются на старые, а точность навигации возрастает.
Еще одним источником данных стал видеорегистратор. Алгоритмы компьютерного зрения анализируют изображение с камеры, распознают окружающую обстановку и помогают определить фактическое положение автомобиля.
Совместное применение данных датчиков, математических алгоритмов и видеорегистратора дало высокий результат. В ряде тестов точность оказалась лучше, чем при использовании спутниковой навигации.
По словам Дарьи Марковой, разработанное устройство рассчитано на массовый сегмент и может быть выполнено на основе стандартных компонентов. При этом сроки возможного появления такой системы в продаже пока не называются.
Исследовательница планирует продолжать работу над методикой. В дальнейшем она намерена повысить точность системы и сделать ее более надежной при движении в темное время суток.