News Navigation bald auch in Gebäuden und unter Tage?

Kann mir jemand erklären, wie man damit unter Tage ohne Empfang navigieren soll?

So wie ich das verstanden habe:
Wenn ich das Handy erschütterungsfrei halte und mich dann langsam fortbewege, registriert das Gyroskop ja die Beschleunigung und Richtung und man kann daraus die Geschwindigkeit und damit auch die aktuelle Position ermitteln, wenn man den Startpunkt hat.

Aber wenn das Handy nun in einer wackeligen Hosentasche liegt? Wie unterscheidet das Gyroskop zwischen "Fortbewegungsbeschleunigung" und "Schüttelbeschleunigung" (Weiß nicht, wie ich das sonst ausdrücken soll)?

Ein Gyroskop ist kein Beschleunigungssensor sondern ein Lagesensor. Normale Gyroskope bestehen aus einem Kreisel. Der verändert seine Ausrichtung aufgrund der Drehimpulserhaltung nicht. Wenn man sich aber fortbewegt, verändert man selbst seine eigene Ausrichtung relativ zur Erdachse und das macht sich dadurch bemerkbar das der Kreisel im Gyroskop scheinbar seine Ausrichtung ändert. Durch diese Änderung kann man letztendlich Rückschlüsse darauf ziehen, wohin man sich selbst bewegt hat.
Ich weiß nicht ob diese Erklärung ganz korrekt ist, aber so in etwa habe ich es vom Physikunterricht in Erinnerung.

Siehe auch.
http://de.wikipedia.org/wiki/Gyroskop

So was als Sandkorngroßer Chip kann ich mir gar nicht vorstellen. Sehr interessant diese Entwicklung,
 
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Wenn man dem Gyroskop noch ein genauso kleinen Beschleunigungssensor beiseite stellen kann, dann können ab Werk eingebaute Kfz Navis ja in Zukunft auf die Abfrage des Lenkeinschlags und der Radumdrehung verzichten, bzw könnte es dann jeder mobile Navi oder auch jedes bessere Handy mit der Präzition und Vielseitigkeit eines Einbaunavis aufnehmen.

Aber wenn das Handy nun in einer wackeligen Hosentasche liegt? Wie unterscheidet das Gyroskop zwischen "Fortbewegungsbeschleunigung" und "Schüttelbeschleunigung" (Weiß nicht, wie ich das sonst ausdrücken soll)?

Must du einfach alles berechnen, denn in der Summe aller Bewegungen kommst du automatisch auf das richtige Ergebnis.
 
Inertial Navigation System [INS]

Die Idee sowas in einem Handy zu verbauen is sicher nicht schlecht und ermöglicht einen echten Lagesensor (ein Accelerometer ist KEIN Lagesensor, sondern ein G-Meter in 3 Achsen) sowie ein echtes Gyroskop im Handy. Die Kombination aus Accelerometer und Gyro ermöglicht nämlich eine komplett eigenständige Navigation ohne GPS.
Allerdings hat das INS einen Haken: Jede Messung kettet an die vorige an und so häuft sich mit der Zeit ein Fehler an. In Kombination mit der Tatsache, dass das Handy in der Hand getragen wird und vielen Erschütterungen und Lageänderungen ausgesetzt ist (was zB bei einem Flugzeug oder Schiff nicht der Fall ist), was sich äußerst negativ auf die Genauigkeit auswirkt. (Wie auch schon ein Vorposter festgestellt hat).
Für die Navigation mit dem Auto durch Tunnels aber sicher sinnvoll oder als künstlicher Horizont für den Segelflugpiloten.

MfG, Thomas
 
Vidy_Z: Must du einfach alles berechnen, denn in der Summe aller Bewegungen kommst du automatisch auf das richtige Ergebnis.
Theoretisch ja - aber leider nicht in der Realität. Reale Sensoren haben immer Messfehler und dessen Mittelwert ist nie exakt 0. (Selbst wenn - man müsste unendlich oft messen zum rausmitteln was natürlich nicht geht)

HighTech-Freak: Jede Messung kettet an die vorige an und so häuft sich mit der Zeit ein Fehler an.
ist das gleiche wie
Schmarall: mit jedem Schritt vergrößert sich der Fehler in der Odometrie

Wie gesagt - SLAM-Algorithmen können diese aufsummierung von Fehlern komplett vermeiden, sofern eine weitere Informationsquelle zur Verfügung steht.
Siehe auch Robust Aerial Navigation in GPS-Denied Enivronments oder aus Deutschland Accurate outdoor 3D mapping by 6D SLAM algorithm
Alles ohne GPS
oder hier im Forum:
https://www.computerbase.de/forum/threads/suche-algorithmus-fuer-die-abtastung-von-raeumen.731692/

Die hier vorgestellten Gyroskope sind keine "Lösung" dieses Problems sondern ermöglichen das ganze erst fürs Handy quasi.
 
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Zuerst einmal stünde uns ohne die militärische Forschung ein Gros der heutzutage etablierten und wichtigen Technologien nicht zur Verfügung.

Zweitens können (Anwendungs-)Szenarien - wenngleich auf den ersten Blick nicht ersichtlich - durchaus existieren.
 
doofe frage:
ist im neuen phone nicht schon son teil verbaut?
 
Theoretisch ja - aber leider nicht in der Realität. Reale Sensoren haben immer Messfehler und dessen Mittelwert ist nie exakt 0. (Selbst wenn - man müsste unendlich oft messen zum rausmitteln was natürlich nicht geht)

Du hast halt keine andere Chance. Ohne GPS - Kallibrierung(Tunnel/Gebäude/unterirdisch/Tauchgang) musst du das besste aus dem machen was dir die Sensoren liefern.
 
gwuerzer schrieb:
Mal etwas Sinnvolles. Wobei, alles Sinnvoll wird irgendwann auch für weniger Sinnvolles verwendet - Stichwort Militär.

Tja, das Militär bzw. genauer gesagt der Krieg ist der Vater aller Dinge.

Das wußten schon die alten Griechen. ;)
 
Was habts da immer mit dem Militär?
Zumindest unser Militär ist ist ca. 30 Jahre hinten... zumindest beim Fahrzeugalter und den Vietnam Funkgeräten...

Es sollen auch Dinge abseits des Militärs entwickelt worden sein... nur 0,8% des BIP fließen bei uns ins Militär und 4-6% in den USA... die restlichen mind. 94% des Geldes gehen woanders hin.

Also ist nicht das Militär an allem "schuld"

Übrigends hilft das Lesen des Artikels dabei zu wissen, daß das erst in einigen Jahren VIELEICHT auf die im Artikel beschriebene Weise funktionieren wird.
Es geht ja rein um die Größe, die Funktionalität gibts schon lange.... seit den ersten "guten" Torpedos im WK I.
Womit wir wieder beim Militär wären...
:D ... das prägt sich halt mehr ein, als irgend eine andere Anwendung von der man keinerlei Vorstellung hat.
 
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Mit den Lage und Beschleuningungssensoren sollte das eigentlich auch schon möglich sein. Es wäre zumindest möglich grob weiter zu rechnen, sodass das Navi in einem Tunnel ganz genau weiß wie schnell man ist oder wo man sich bewegt. Das könnte aus den aktuellen Daten im Zusammenhang mit den letzten Navi Daten auch schon gemacht werden.
 
Viele zivile Anwendungen werden durch so etwas im Bereich der Medizin möglich. Schon jetzt gibt es winzige Kameras aber es hat noch niemand geschafft aus diesen Kameradaten geometrisch korrekte 3D-Modelle zu erstellen. (Darmendoskopie zB)
Durch die Kombination mit so einem winzigen Gyroskop wäre das machbar
 
yaegi schrieb:
doofe frage:
ist im neuen phone nicht schon son teil verbaut?

Klar.
Außerdem kann das iPhone Beamen und Essen 'replizieren'

zum Thema:
Ich finde das ziemlich Praktisch.
Je nach Umgebung/Situation wird schön kompakte Navigation/Orientierung möglich.
Und was die Genauigkeit angeht. Ich sehe in den wenigsten Anwendungsgebieten ein Problem darin, ab eine Lage Korrektur per GPS durch zu führen.
zB wenn so ein Gerät mal wieder seine Akkus aufladen muß - also grad ohnehin nicht benutzt werden kann.
 
Zuletzt bearbeitet:
@ funkyfunk

Lass mich mal raten welches "Smartphone" du hast :p
 
Ich hätte das ja auch nicht geglaubt, aber das iphone besitzt sowohl ein Gyroskop als auch einen Schwerkraft- und Lageänderungssensor. Im iphone 4 wurde das Gyroskop nochmal verbessert. Wenn ich der ausführlichen Erklärung mit wirklich irren Mikroskopaufnahmen richtig gefolgt bin(nicht ganz einfach da auf english), errechnet das iphone Gyroskop den Drehwinkel, in dem es Rotationsmomente mist, die auf eine wibrierende Platte einwirken. Im Grunde funktioniert der iphone Sensor also mechanisch.

Das ist interessant, da sich Prof. Scheuer expliziet auf das iphone bezieht, und dabei behauptet, dass das Lasergyroskop welcher er mit seinem Team entwickelt und welches Winkeländerungen einfach aus der Frequenz der Lichtstrahlen abließt, sehr viel empfindlicher und präziser sei. Er erwähnt allerdings auch, dass die Erfindung schon(?#?) in ein paar Jährchen bereit zum testen sei.

Ein ganz grober, aber immerhin ein Anhaltspunkt: irgendwas zwar, aber das schon mal präziser als das iphone.

Nun denn, bis in ein paar Jahren dann! Wenn es spannend wird.
 
paxtn schrieb:
Die Technologie an sich, ist ja nicht schlecht, somit könnten Navis (auch die auf dem Handy) eben auch ohne Satellitenempfang einen relativ genau navigieren

Relativ ist das Stichwort. Wenn die durch Messtolleranzen sich ergebene Ungenauigkeit angenommen bei nur wenigen millimetern liegt auf ich sag mal positiv gedacht 500 metern, und das ist schon als sehr präzise zu betrachten für Bewegungsabhängige richtungsgeber. Dann resultiert daraus bei größer werdender Entfernung eine immer größer werdende Richtungsungenauigkeit.

Ahnlich eines Gehrungswinkels der bei einer 1 Grad Ungenauigkeitstolleranz auf einer länge von wenigen Zentimetern zwar nur wenige Millimeter, wenn überhaupt, an Formabweichung bedeutet. Verlängert man den Schenkel jedoch um viele Meter, so weicht mit der Entfernung die tatsächliche Form immer weiter von der eigentlich gewollten Form ab.

d.H. diese Form der Navigation könnte nur als Richtungs-, und Ortsbezogener ersatz verwendet werden zum GPS, wenn Kartenmaterial zur Orientierung und eine Korrektursoftware zum einsatz kommt. z.B. ändern sich Richtungen im Straßenverkehr meist durch Kreuzungen o.Ä. so grob und weit auseinanderliegend das nach einer Abbiegung eine automatisierte nullung der tatsächlichen Richtung genügen würde um die Navigation weiterhin präzise genug fortzufahren.

Auf freier Fläche und großen entfernungen jedoch, wie dem Ozean, könnten dadurch so erhebliche Abweichungen entstehen, zur tatsächlichen Position, dass man viele KM abweichend vom gewollten Ziel landet!

Aber sehr praktisch wäre es dennoch, Man bedenke allein die GPS gesteuerte Navigation in Städten mit vielen Tunneln, man wird nach Signalverlust plötzlich aufgehalten das Navi (nach derzeitigem stand) schätzt die Position anhand der zuletzt ermittelten Geschwindigkeit, und plötzlich wird man eine Ausfahrt zu früh hinaus geführt weil das Navi die Position viele meter weiter vorne vermutet.

Und da liegt dann der nächste Casus Knacktus, selbst wenn dieser Sensor dazu in der Lage ist, die durch Beschleunigungskräfte bedingte Richtungsänderung sehr genau zu bestimmen, woher bezieht das Navigationsgerät dann die effektive Fortbewegungsgeschwindigkeit??? Denn diese ist unabdingbar um die tatsächlich zurückgelegte Entfernung zu bestimmen und somit die richtige abbiegung nehmen zu können. Die Formel lautet "S=V*T" (Strecke ist gleich Geschwindigkeit mal Zeit, oder aber, Geschwindigkeit ist gleich Strecke geteilt durch Zeit in der Formelumstellung)

In einer fest Integrierten Navigationseinheit eines PKW`s ok! Da kann man ggf, diverse Sensorikdaten der Steuergeräte dem Navi zur verfügung stellen. Ein TomTom jedoch bräuchte dafür entweder ein "Tachosignal", oder aber man müsste sich WiFi dienste zunutze machen. Dies wäre dann aber wiederum sinnfrei! Schiffe haben zum einen kein Tachosignal, (evtl gibts da ne Strömungsbedingte Geschwindigkeitsorientierung welche aber zu ungenau wäre) und das TomTom würde einem um diverse Serpentinen herum leiten im Direktweg bergab die Klippe hinunter weils WiFi in den Alpen nicht nahe genug beieinander liegt!

Und daher glaube ich nicht an einen brauchbaren Navi ersatz bezüglich dieser neuen Technologie. Es sind einfach zuviele weitere Faktoren und Sensorinformationen von nöten um eine GPS freie Navigation zu ermöglichen.

Handy Navigationssyteme machen da schon vieles besser als manches TomTom. Es werden Zellenentfernungs Messinformationen zusätzlich zum GPS Signal verwendet. Aber auch damit hat man nur eine Unterstützung, bzw ersatzhilfe geschaffen die immer noch abhängig ist von einer Infrastruktur an fixen Sendern!

Letztendlich sehe ich nach meinem Verständnis aber viele andere Einsatzgebiete. Im Handwerk z.B. dient ein Handy zur Not als Wasserwaage oder Winkelmesser. Das gibts alles schon richtig, jedoch in etwa mit der Genauigkeit einer Wanduhr ohne Batterien -.-

Naja egal... fakt ist gefi... wird nackt ^^

Die Tech. ist zwar nen schwenk in die gedachte Richtung der Redaktion, jedoch nicht alleinig ausreichend dazu :P
 
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DvP schrieb:
@ funkyfunk

Lass mich mal raten welches "Smartphone" du hast :p

Nein, ich habe kein Iphone (HTC Touch HD) und mein nächstes wird wohl das Desire HD ;)

Aber ich habe mal mit Segways und ähnlichen Geräten auseinander gesetzen. Und dass ein solches Gefährt nicht ohne Gyroskope auskommt, sieht man wohl gleich :D
uno_one_wheel_motorcycle1.jpg
 
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