Newswise — Новая технология, разработанная инженерами Калифорнийского университета в Сан-Диего, потенциально может сделать опыт расширенной реальности (XR) более плавным и цельным. Технология состоит из системы локализации активов, которая использует беспроводные сигналы для отслеживания физических объектов с точностью до сантиметра в реальном времени, а затем генерирует виртуальное представление этих объектов. Область применения этой технологии варьируется от улучшения виртуальных игр до повышения безопасности на рабочем месте.

Команда под руководством Динеша Бхарадиа, профессора кафедры электротехники и вычислительной техники Инженерной школы Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего, представила технологию на конференции ACM по встраиваемым сетевым сенсорным системам (SenSys 2023), проходившей в Стамбуле, Турция.

Существующие методы локализации сталкиваются со значительными ограничениями. Например, многие приложения XR используют камеры для локализации объектов, будь то с помощью устройств виртуальной реальности (VR), очков дополненной реальности (AR) или камер смартфонов, говорит соавтор исследования Адитья Арун, кандидат электротехники и вычислительной техники. .Д. студент лаборатории Бхарадии.

«Однако эти методы с использованием камер ненадежны в динамичных сценариях с визуальными препятствиями, быстро меняющейся средой или плохими условиями освещения», — сказал Арун. Между тем, беспроводные технологии, такие как Wi-Fi и Bluetooth Low Energy (BLE), часто не обеспечивают требуемой точности, а технология сверхширокополосной связи (UWB) требует сложной настройки и настройки.

Новая система локализации активов, разработанная командой Бхарадиа в Калифорнийском университете в Сан-Диего в сотрудничестве с Сюнсуке Саруватари из Университета Осаки, Япония, преодолевает эти ограничения, обеспечивая точную локализацию объектов в реальном времени с точностью до сантиметра, даже в динамичных и плохо освещенных помещениях. среды. Система также упакована в легко развертываемый и компактный модуль размером один метр, который можно встроить в электронные устройства, такие как телевизоры или звуковые панели, с минимальной настройкой.

Исследователи построили свою систему, используя мощность беспроводных сигналов в режиме ниже 6 ГГц. «В отличие от методов, основанных на использовании камер, эти беспроводные сигналы меньше подвержены влиянию визуальных помех и продолжают работать даже в условиях отсутствия прямой видимости», — сказал Арун.

Система использует беспроводные сигналы для определения UWB-меток с батарейным питанием, прикрепленных к объектам. Он состоит из двух основных компонентов. Одним из них является тег UWB, который передает сигнал маяка для локализации. Другой компонент представляет собой модуль локализации, оснащенный шестью СШП-приемниками, которые синхронизированы по времени и фазе для приема сигнала маяка. По мере распространения этот сигнал достигает каждого приемника в несколько разную фазу и время. Система умело объединяет эти различия и позволяет точно измерить местоположение метки в 2D-пространстве.

В ходе испытаний исследователи использовали свою систему для игры в шахматы в натуральную величину, используя предметы повседневного обихода. Они оснастили кружки стандартными UWB-бирками, превратив их в виртуальные шахматные фигуры. Когда детали перемещались по столу, система могла плавно отслеживать их перемещения в реальном времени с точностью до сантиметра.

«Мы обнаружили, что наша система достигает 90^й процентильную точность в динамических сценариях и работает как минимум в восемь раз лучше, чем современные системы локализации», — сказал Арун.

В настоящее время команда совершенствует систему. Следующие шаги включают улучшение конструкции печатной платы, чтобы сделать систему более надежной, сокращение количества приемников для повышения энергоэффективности и добавление антенн вдоль вертикальной оси для поддержки полной трехмерной локализации.

Название статьи: «XRLoc: точная локализация UWB для реализации развертываний XR». Соавторы: Адитья Арун*, Сурил Шах и Динеш Бхарадия, Калифорнийский университет в Сан-Диего; и Сюнсуке Саруватари*, Университет Осаки, Япония.

*Эти авторы внесли одинаковый вклад в эту работу.