• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.02.2021
Сколтех
906

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 / Автор: Татьяна Соловьёва

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 16:56
Андрей

Группа энтомологов решила уточнить, откуда происходят предки современных рыжих тараканов и каким образом те захватили человеческие жилища почти на всех континентах. Для этого ученые секвенировали ДНК примерно 300 насекомых и смоделировали наиболее вероятные сценарии расселения на основе генетической информации.

20 мая
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

Сегодня, 08:35
Полина Меньшова

Ледник Туэйтса в Западной Антарктиде, который также называют «ледником Судного дня», может растаять раньше, чем считали ученые. Теплые океанские воды воздействуют на него сильнее, чем предполагалось, показали новые спутниковые данные.

20 мая
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

Позавчера, 16:56
Андрей

Группа энтомологов решила уточнить, откуда происходят предки современных рыжих тараканов и каким образом те захватили человеческие жилища почти на всех континентах. Для этого ученые секвенировали ДНК примерно 300 насекомых и смоделировали наиболее вероятные сценарии расселения на основе генетической информации.

18 мая
Полина Меньшова

При гипертонии пациентам рекомендуют аэробные тренировки, включающие в себя, например, ходьбу, бег, танцы, езду на велосипеде. Но такая физическая нагрузка положительно влияет на артериальное давление только в вечернее время, выяснили физиологи из Бразилии и США.

24 апреля
Ольга Иванова

Ученые из Австралии и Канады пришли к выводу, что подавляющее большинство одиноких людей не вступает в романтические отношения из-за страха. С одной стороны ими руководят опасения, что их отвергнут, с другой — что они потеряют свою независимость.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
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
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: