В Сколтехе использовали гироскопы смартфонов для синхронизации времени на устройствах — Naked Science
8 минут
Сколтех

В Сколтехе использовали гироскопы смартфонов для синхронизации времени на устройствах

4.2

Исследователи Сколтеха разработали программный алгоритм синхронизации времени на нескольких смартфонах, который также можно использовать в других прикладных задачах, где требуется синхронность измерений. Разработанный алгоритм позволяет создать полноценную сенсорную сеть, объединив несколько устройств.

В Сколтехе использовали гироскопы смартфонов для синхронизации времени на устройствах / ©Getty images

Статья с описанием результатов исследования опубликована в журнале Sensors. Основная задача при создании и обеспечении корректной работы сети из интеллектуальных устройств, например, камер для съемки какого-либо динамичного процесса, либо сети из датчиков, — это синхронизация часов. Все устройства, объединяемые в сеть, должны использовать одну и ту же временную шкалу, причем в сложных задачах синхронизация должна обеспечиваться с точностью вплоть до долей миллисекунды.

Современные смартфоны вполне могут выполнять функции универсальных датчиков в составе сети, однако, у них отсутствует аппаратный интерфейс для синхронизации времени, что создает дополнительные неудобства в зонах, где недоступен сигнал GPS, который также может выполнять роль эталонных часов. Любые часы, кроме самых точных, атомных часов, «медленно, но верно» рассинхронизируются, поэтому их приходится периодически заново синхронизировать.

«Сеть из смартфонов может функционировать как микрофонная решетка, регистрируя звуковые волны и собирая дополнительную информацию не только о самом звуке, но и о его направлении. Такая функция важна в задачах шумоподавления, алгоритмы шумоподавления пропускают сигнал только с заданного направления, например, выделяя голос человека из общего шума в офисной или городской среде», – рассказывает соавтор статьи, аспирант Сколтеха Марсель Файзуллин.

Системы микрофонов можно использовать и в так называемом методе трилатерации при помощи звука. Пользовательский смартфон генерирует ультразвуковой сигнал, который поступает на другие смартфоны, и по времени задержки между полученными сигналами определяется местоположение пользователя.

«Этот метод можно также использовать для программной синхронизации мобильных телефонов с аппаратными системами. Одно из таких применений – работа мобильного телефона с фотокамерой и вспышкой в составе системы для профессиональной фотосъемки», – добавляет доцент Гонзало Феррер.

Файзуллин, Феррер и их коллеги по Сколтеху в сотрудничестве с исследователями из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали метод синхронизации часов при помощи MEMS-гироскопов, без которых уже не обходится ни один современный смартфон. Разработанный метод ученые реализовали в виде программного алгоритма и провели эксперимент с одновременной фотосъемкой на два смартфона, продемонстрировав не только высокую точность в несколько микросекунд, но и более высокую производительность алгоритма по сравнению с существующими программными средствами.

«Такой точности вполне достаточно, чтобы при помощи нескольких смартфонов на платформе делать панорамные фотографии, например, с футбольного или хоккейного матча. Хоккейная шайба развивает скорость до 160 километров в час, за одну миллисекунду преодолевая расстояние приблизительно в четыре сантиметра, а за 20 микросекунд – 0,9 миллиметра. Это намного меньше, чем поле зрения одного пикселя профессиональной фотокамеры, а значит, этого вполне достаточно для синхронизации нескольких камер при съемке хоккейного матча. Точности, измеряемой микросекундами, более чем достаточно для любительской фото- и видеосъемки», – говорит Марсель Файзуллин.

Использовать алгоритм, работающий по принципу twist and sync («крути и синхронизируйся»), не сложно: достаточно взять смартфоны в одну руку и немного покрутить их, а все остальное – обработку данных и вычисления для синхронизации часов – сделает программа.

В дальнейших планах ученых – применение разработанного метода к системам, в состав которых входят не только смартфоны, но и другие датчики: лидары, камеры глубины и т. д. «Эта задача гораздо сложнее, поскольку здесь речь идет уже не об однотипных смартфонах, а об устройствах с принципиально разным программным и аппаратным обеспечением. Мы продолжаем развивать наш метод в направлении расширения перспектив его практического использования», – отмечает в заключение Марсель Файзуллин. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколтех
169 статей
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
5 часов назад
6 минут
РНФ

Российские исследователи изучили регенеративные свойства эндометрия — слизистой оболочки, которая покрывает внутреннюю часть матки. Они нашли компонент, который не дает образовываться рубцовой ткани и сохраняет функциональность органов. В будущем это поможет в предотвращении рубцов и восстановлении функций и эластичности тканей.

Вчера, 21:06
5 минут
Мария Кривоченко

Им удалось найти среду, где вырабатываются новые костные и иммунные клетки. Оказалось, для поддержания этой среды необходимо постоянное движение, например регулярные тренировки.

Вчера, 20:10
8 минут
Мария Азарова

Американский ученый взялся понять, на чем основан стереотип об атеистах как аморальных людях, и узнать, чем их моральные ценности отличаются от таковых у верующих.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

23 февраля
4 минуты
Виктория Сафронова

Звук — шум от передвижения марсохода — записан одним из его микрофонов.

22 февраля
5 минут
Илья Ведмеденко

Новое видео демонстрирует использование новейшего российского разведывательно-ударного БПЛА «Орион» на территории Сирии. Ранее этот комплекс приняли на вооружение.

27 января
6 минут
Василий Парфенов

Интересным наблюдением поделились сотрудники Чернобыльского радиационно-экологического биосферного заповедника. Они уже более трех лет следят за жизнью стада одичавших коров, поведение которого сильно отличается от того, что можно наблюдать у домашних сельскохозяйственных животных.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

2 февраля
44 минуты
Александр Березин

В научном журнале The Lancet появились итоги клинических испытаний «Спутника-V», и на первый взгляд эта публикация — триумф. Российская вакцина показала эффективность выше, чем у Pfizer и Moderna. Увы, на этом хорошие новости закончились. Плохих две.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: