В Сколтехе использовали гироскопы смартфонов для синхронизации времени на устройствах — Naked Science
19 февраля
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.
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.
12 часов назад
Василий Парфенов

Следует признать: амбициозные планы Илона Маска по освоению Марса столкнулись с суровой реальностью американской бюрократии раньше, чем предполагалось. Не успела его компания SpaceX начать тестирование системы из ускорителя Super Heavy и космического корабля Starship, как регуляторные органы высказали свое «фи». Первый орбитальный запуск исполинской ракеты никак не получит соответствующих разрешений, но наконец-то появилась надежда на положительный исход экологической оценки. Правда, космодром в Бока-Чика должен принять кое-какие расширенные меры по защите окружающей среды.

Вчера, 13:03
Алиса Гаджиева

Иранские ученые расшифровали тексты с глиняных табличек времен правления Дария I.

Позавчера, 20:44
Мария Азарова

Ученые посадили мышей, больных раком, на диету с разным содержанием хлорида натрия, а затем проверяли различия в росте опухоли. Как выяснилось, у грызунов, потреблявших больше соли, наблюдалось увеличение количества бифидобактерий и иммунных клеток, атакующих новообразование.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

15 сентября
ПНИПУ

Ученые Пермского Политеха и Хуачжунского университета науки и технологии (КНР) создали уникальную технологию, которая позволит предприятиям производить промышленные изделия без дефектов. Лазерная сварка в вакууме позволит повысить качество ответственных конструкций в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Российские и зарубежные ученые реализовали разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России.

19 сентября
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: