Эхо сотовой связи: как телефон определяет местоположение без GPS экспресс
В городской среде радиосигнал от базовой станции распространяется не по прямой, а многократно отражается от зданий — словно мячик, скачущий между стенами. Телефон принимает не один сигнал, а десятки его «отражений», каждое из которых приходит с небольшой задержкой. Поскольку скорость радиосигнала постоянна и равна скорости света (скорость света), каждая микросекунда задержки добавляет около 300 метров к пройденному пути.
Для обработки этого кажущегося шума используется нейросеть, работающая в два этапа. На первом этапе она, подобно тренированному слуху, выделяет отдельные эхо-сигналы из смеси, отфильтровывая помехи. На втором — собирает выделенные компоненты в целостную пространственную картину. Этот процесс напоминает анализ задержек, где радиосигнал разделяется на отдельные «лучи» по времени их прихода.
Экспериментальные испытания в городских условиях показали точность: ошибка по расстоянию — 3,5 метра, по направлению — 2,5 угловых градуса. Этого достаточно, чтобы определить, с какой стороны здания находится пользователь. Для повышения точности данные от нескольких вышек объединяются и сглаживаются. В перспективе обычный смартфон сможет ориентироваться внутри помещений с той же уверенностью, что и под открытым небом с помощью GPS.
Каждая микросекунда задержки — это 300 метров, поэтому телефон, слушая эхо, работает как радар с сантиметровой точностью.
Технологию предвосхитил Филип Дик: в его рассказах полиция отслеживала людей по сигналам — теперь такое станет реальностью без всяких спутников.