Инженеры разработали приложение для умных часов, позволяющее ориентироваться под водой
Даже для любителей подводного плавания с аквалангом и трубкой погружение в открытую воду может оказаться неприятным. Дайверы часто попадают в условия ограниченной видимости, что может стать угрозой безопасности для команд, пытающихся найти друг друга в экстренной ситуации. Однако несмотря на то, что многие ныряют со смарт-часами, рассчитанными на глубину более 30 м, точное определение местоположения мобильных устройств под водой всегда было трудной задачей.
Теперь группа специалистов из Университета Вашингтона разработала первое приложение для подводного 3D-позиционирования смарт-устройств. Когда не менее трёх дайверов находятся на расстоянии около 30 м друг от друга, имеющиеся в их устройствах динамики и микрофоны связываются между собой, и приложение отслеживает местоположение каждого пользователя относительно лидера команды.
Этот диапазон может быть расширен при увеличении числа дайверов, если каждый из них находится в пределах 30 футов от другого дайвера. Команда представит свои результаты в сентябре на конференции SIGCOMM 2023 в Нью-Йорке.
«Сегодня мобильные устройства могут работать практически в любой точке Земли. Вы можете находиться в лесу или лететь на самолёте и при этом иметь доступ к Интернету, — говорит ведущий автор исследования Туочао Чен, докторант Школы компьютерных наук и инженерии имени Пола Г. Аллена при UW. — Но единственным местом, где мы до сих пор не смогли обеспечить работу мобильных устройств, была подводная среда. Это своего рода последний рубеж».
В надводном положении GPS опирается на обширную спутниковую сеть, которая определяет местоположение мобильных устройств с помощью радиосигналов. Под водой эти сигналы быстро затухают. Однако звук в воде распространяется быстрее и дальше, чем в воздухе. Предыдущие системы подводного позиционирования опирались на стратегически расположенные буи, но эти системы дороги и громоздки в установке, поэтому многие дайверы обходятся без них.
Команда университета пришла к выводу, что такие буи не нужны. С помощью приложения, если руководитель погружения видит хотя бы ещё одного дайвера, устройства группы могут посылать друг другу акустические сигналы через микрофоны и динамики и использовать временные метки для оценки расстояния до каждого дайвера. На основе этих расстояний приложение может определить состав группы и местоположение каждого дайвера. Если устройство также отслеживает глубину погружения, как, например, спортивные часы Apple Watch Ultra или Garmin Descent, то система может определять местоположение дайверов в 3D.
Для работы приложения необходимо наличие не менее трёх устройств в сети, и точность его работы повышается по мере добавления новых устройств. При тестировании с четырьмя-пятью устройствами на местных озёрах и в бассейне приложение определяло местоположение со средней погрешностью около 1,6 м — достаточно, чтобы дайверы могли видеть друг друга в большинстве условий. Для получения реальных GPS-координат, вместо того чтобы отслеживать местоположение относительно лидера погружения, лидер должен быть подключён по беспроводной связи к надводному устройству с функцией GPS.
Исследование опирается на предыдущую разработку лаборатории под названием AquaApp, которое позволяет водолазам отправлять сообщения друг другу под водой.
«Это приложение можно использовать совместно с AquaApp, — говорит автор исследования докторант Джастин Чан. — Например, если руководитель погружения обнаружит, что кто-то плывёт не в ту сторону, он может послать предупреждение. А если у дайвера заканчивается кислород, сигнал SOS может позволить команде быстро найти человека даже в мутной воде».
