GPS в телефона ви определя вашето местоположение с точност до няколко метра. Това е достатъчно, за да поръчате такси или да намерите подходящото заведение за хранене. Но какво да правите, ако се нуждаете от точност до сантиметри? Тази точност е много важна например за геодезистите, създателите на автономни дронове и на системите за добавена реалност. Досега тя можеше да се осигури само от скъпо специализирано оборудване.

Но напредъкът не стои на едно място и ново проучване показва, че обикновените устройства, които хората носят на ръката си, са се доближили до тази възможност. Учените за първи път доказаха, че някои модели смарт часовници могат да определят позицията си с точност до сантиметри.

Защо стандартният GPS е неточен?

Първо трябва да се разбере защо стандартният GPS изобщо е грешен. Сателитният сигнал се изкривява при преминаването си през атмосферата. Сигналът се отразява и от сградите и други обекти. Това създава смущения, които се наричат многолъчеви. В резултат на това приемникът на вашия телефон получава смесен сигнал, който дава грешка от няколко метра.

Експертите използват кинематична технология в реално време (RTK – Real-Time Kinematic) за постигане на висока точност. Как работи тя?

Методът RTK изисква две устройства. На земята има фиксирана „базова станция“ с точно определено местоположение. Тя и вашето устройство – нека го наречем „роувър“ – получават сигнали от едни и същи сателити. Базовата станция знае своите координати, така че може да изчисли грешката във входящите сигнали. След това тя предава тази информация за корекция на роувъра. Роувърът използва тези корекции за своите измервания, изчиства сигнала и получава координатите с точност до сантиметър.

Възможно ли е смарт часовниците да имат нещо общо с това? Техните малки антени и опростени чипове винаги са били считани за твърде слаби за подобни операции.

Експериментът: три етапа за смарт часовниците

За да проверят възможностите на съвременните устройства, учените проведоха състезание. В него участваха смарт часовникът Google Pixel Watch 1 (GW1), часовникът Samsung Galaxy Watch 6 (SW6) и смартфонът Google Pixel 5 (GP5) за сравнение. Целта беше да се провери дали часовниците могат да работят като RTK двойка, при която едното устройство е базата, а другото – роувърът.

Тестването се е състояло от три етапа, първо при идеални условия, а след това при реални условия.

• Лабораторни тестове. Всички устройства са свързани към една професионална външна антена. Това гарантира, че всички устройства получават един и същ ясен сигнал. В крайна сметка и трите джаджи, включително двата модела часовници, показаха почти 100% успеваемост при изчисляването на точните координати. Това потвърди, че техните електронни компоненти могат да извършват RTK изчисления.
• Полеви тест с външни антени. Устройствата отново получиха външни професионални антени, но този път те бяха поставени на разстояние няколко метра една от друга на улицата. Тук вече се проявиха факторите на реалната среда. Резултатът отново беше много добър. Процентът на успеваемост при определянето на координатите беше над 99,5 % за всички устройства.
• Тест в реални условия. Това е най-важният етап. Устройствата е трябвало да работят с вградените си антени. Двойки часовници и смартфони бяха поставени на тревата в един парк. Това беше тест, за да се види как малките им вътрешни антени ще се справят със слабия и шумен сигнал.

На този етап се появи разлика. Смартфонът Google Pixel 5 и часовникът Samsung Galaxy Watch 6 работеха перфектно. Те постигнаха сантиметрова точност с успеваемост от 99,4 % и 99,3 %. Часовникът Google Pixel Watch 1 се представи зле, с успеваемост от едва 81,9%.

Защо някои часовници успяха, а други не?

Причината е в качеството на приемания сигнал. Учените са измерили съотношението носеща-шум (C/N₀). Това е мярка за яснотата и силата на сателитния сигнал, който антената приема.

Часовникът Google Pixel Watch 1 е имал най-ниското C/N₀. Неговата антена се оказа много податлива на смущения. Антената в Samsung Galaxy Watch 6 осигурява много по-добро приемане на сигнала, почти като на смартфон.

Оказва се, че основната пречка пред свръхпрецизната навигация в носимите устройства е физическата антена, а не електрониката. Чиповете са подходящи. Задачата на инженерите сега е да поставят антена, която филтрира добре смущенията, в малкия корпус на часовника.

И така, кога ще се появи новият потребителски стил?

Възможността за сантиметрова точност на китката създава нови възможности за използване. Например спортният софтуер ще може да проследява по-подробно движенията на спортистите, за да анализира техниката им. Системите за добавена реалност ще могат да разполагат виртуалните обекти в пространството, без да се разклащат. Това би могло да помогне за навигацията на хора с влошено зрение или при координиране на спасителите.

Изследването показва, че тази технология вече съществува. Така че въпросът е само да се подобри качеството на антените.