Специалисты Томского политехнического университета (ТПУ) и Сибирского федерального университета создали прототип пешеходной навигационной системы, оснащенной МЭМС-датчиками на основе технологии микроэлектромеханических систем, сообщает пресс-служба ТПУ. Как полагают ученые, такими датчиками можно оснастить обувь, и в этом случае можно определять координаты пользователей как в условиях плотной городской застройки, так и в лесных массивах, и даже под землей.

Главным преимуществом пешеходной навигационной  системы является то, что она позволяют определять координаты местоположения там, где использование спутниковых систем типа ГЛОНАСС или GPS невозможно. Система построена на инерциальных принципах, что обеспечивает ее универсальность, полную автономность и помехозащищенность,и не требует наличия дополнительной инфраструктуры, например, антенн.

«В Томском политехническом университете работы по этому проекту велись на кафедре точного приборостроения, на этот проект мы получили поддержку Российского фонда фундаментальных исследований. Основное преимущество этой разработки перед аналогами — для определения положения объекта в пространстве не нужна связь со спутниковыми системами. Этого удалось добиться благодаря новому алгоритму и увеличению числа МЭМС-датчиков — это гироскопы и акселерометры, объединяющие в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты. В итоге система дает достаточно информации для определения местонахождения объекта и без спутниковых данных», — рассказывает доцент кафедры точного приборостроения ТПУ Тамара Нестеренко. 

Также система оснащена магнитометром — датчиком магнитного поля Земли, что позволяет частично скомпенсировать ошибки, возникающие при определении курса гироскопом. По словам доцента кафедры приборостроения и наноэлектроники Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета Павла Маринушкина, на основе поступающей от датчиков измерительной информации с учетом начальных данных об исходной точке маршрута встроенным микроконтроллером по специальным алгоритмам производится расчет скорости, пройденного пути и местоположения пользователя.

Немаловажным преимуществом технологии микроэлектромеханических систем является то, что она отличается невысокой стоимостью, малым размером и весом и потребляет мало энергии. Поэтому измерительный блок со встроенными датчиками может располагаться на ноге или руке, или другом участке тела. Наиболее эффективным считается расположение измерительного блока на ноге, в подошве обуви.

«Например, такую систему навигации можно установить на обуви пожилого человека. И, когда он отправится в одиночку в лес или на прогулку в городе, можно будет отследить его местоположение. Данные о местонахождении могут передаваться через беспроводную связь на компьютер», — поясняет Тамара Нестеренко.

Ученые уже проверили эффективность разработанной системы в ряде тестов, включавших ходьбу со средней скоростью по замкнутой траектории. Ученые установили, что ошибка определения местонахождения не превышает 2,5 %, из чего следует, что выведенные технические и алгоритмические решения могут быть реализованы в индивидуальной навигационной аппаратуре как для военных, так и гражданских потребителей: подразделений служб спасения, пожарных, геологов, отрядов специального назначения, сотрудников охранных и транспортных агентств, работников коммунального хозяйства и ремонтных служб. Интерес представляет и возможность использования персональных средств навигации для ориентации слабовидящих и незрячих людей на улице и дома.