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.
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.
9 часов назад
5 минут
Мария Азарова

В среднем интернет-пользователь тратит 32 секунды на выполнение задачи CAPTCHA, подсчитали эксперты. Таким образом, в сумме у человечества ежедневно уходит 500 лет на доказательство того, что мы не роботы.

Позавчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

Позавчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Позавчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Позавчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

14 мая
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

24 апреля
9 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали обратную связь всех конечных точек смертности с содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот. Согласно их выводам, более высокие уровни некоторых основных ПНЖК в тканях и крови могут снижать вероятность смерти от всех причин в среднем на 13% и в итоге замедлять процесс старения.

[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: