Навигация без GPS

Навигация без GPS

В компании Mapbox я среди прочего руководил разработкой систем навигации, в первую очередь — автомобильной, в том числе для BMW. Мне было вдвойне интересно посмотреть, что происходит на рынке с внедрением более продвинутого машинного обучения.

Когда мы слышим слово «навигация», первое, что приходит на ум — GPS. Однако GPS имеет очевидные недостатки: пропадание сигнала в туннелях, на парковках, в густых лесах или городских «каменных джунглях», а также намеренное глушение сигнала, с чем на собственном примере столкнулись москвичи.

Tern AI предлагает новое решение — Independently Derived Positioning System — или IDPS. На самом деле, оно не то чтобы принципиально новое. Оно просто лучше, но базируется на тех же основах, что и были пять лет назад — карта, сенсоры и машинное обучение.

Как устроен IDPS

Tern AI полностью отказалась от спутниковой связи и внешних сигналов (Wi-Fi, LTE и др.). Вместо этого IDPS использует уже установленные в автомобилях сенсоры и данные карт для определения местоположения автомобиля в реальном времени (+ ИИ, без него бы такого прогресса в этом направлении не было).

Технически IDPS состоит из 3 элементов:

— Базовые карты Система использует предварительно загруженные карты местности, которые служат ориентиром для сопоставления собранных данных.

— 3D-датчики Машины выпуска примерно с 2009 года оснащены множеством сенсоров: датчики скорости вращения колёс, гироскопы, акселерометры (т.н. сенсоры IMU, которые есть и в смартфонах) и другие (в том числе даже датчик угла поворота руля). Именно информацию от этих сенсоров IDPS и применяет, чтобы создавать точную картину движения.

— ИИ и адаптивные алгоритмы обработки Алгоритмы Tern AI постоянно обрабатывают данные с сенсоров, сопоставляют с базовыми картами и в реальном времени самокорректируются, устраняя накопленную ошибку и минимизируя отклонения местоположения (т.н. дрифт).

Это и есть главный компонент всей системы: датчики с годами, безусловно, стали лучше, карты точнее — но этого одного бы не хватило для выхода на новый уровень.

Система IDPS работает автономно, не требует камер или дополнительных устройств, запускается на автомобильных процессорах с низкой нагрузкой (до 20% CPU, как заявляет компания, но тут непонятно, о каком CPU речь, так как автопроизводители используют весь зоопарк чипсетов, включая устаревшие).

В отличие от метода dead reckoning (то, что мы раньше и развивали), который теряет точность с увеличением дистанции от стартовой позиции, IDPS постоянно самокалибруется и обновляет местоположение, давая значительно меньшие ошибки.

IDPS доступен для смартфонов и автомобильных систем. Поддерживает популярные приложения вроде Google Maps и Waze, может заменять или дополнять GPS-данные в сервисах каршеринга, доставки еды и так далее.

Как мы уже поняли, особенность IDPS – независимость от спутниковых и сотовых сигналов, что делает систему устойчивой к глушению и подмене данных. Минтранс США заинтересовался Tern AI в контексте обеспечения защищённых решений позиционирования в условиях ЧС.

Несмотря на очевидные плюсы, важно понимать реальные границы использования технологии IDPS:

— Хотя система крайне точна и самокалибруется, она зависит от качества исходных картографических данных. В местах с отсутствующими или устаревшими картами погрешность позиционирования может и будет возрастать.

— Система не требует интернета, но для постоянного обновления карт и облачного апдейта модели подключение хотя бы периодически необходимо.

Так или иначе, за IDPS cледует последить внимательно. Система показывает отличные результаты в реальных условиях эксплуатации. Навигация без зависимости от спутников — вполне реалистичный сценарий ближайшего будущего.

/ Не запрещена в РФ