PeakVisor App

Der genaueste Kompass

21 December 2019
Berge
Kompass
Sensoren

Schon im Altertum haben Menschen ihren Standort und Richtungen mithilfe von Orientierungspunkten und Himmelskörpern bestimmt. Der erste Kompass wurde vor über 2000 Jahren in China erfunden. Interessanterweise wurde er damals nicht zur Navigation genutzt, sondern um Wohnstätten nach den Prinzipien des Feng-Shui zu harmonisieren. Heutzutage enthält beinahe jedes Mobiltelefon einen Kompass, womit man in Sekundenschnelle die Richtungen bestimmen kann. Aber wie genau ist dieser Kompass?

Der Sensor, der für die Kompass-Daten in Mobiltelefonen verantwortlich ist, nennt man Magnetometer, da er das magnetische Feld der Erde misst. Diese Hardware ist vielschichtig. Sie soll das magnetische Feld messen, obwohl sie lediglich einen kleinen Formfaktor hat, innerhalb einer Metall-Box funktioniert und von vielen elektromagnetischen Feldern umgeben ist. Glücklicherweise müssen sich Menschen meist nicht alleinig auf die Kompassfunktion von Mobiltelefonen verlassen.

Anscheinend beträgt die Präzision dieser Mobiltelefon-Magnometer ungefähr fünf Grad. Das ist mehr als genug, um Deinen Kurs in der Karten-App zu bestimmen. Aber es ist eine starke Abweichung im Kontext von Augmented Reality-Applikationen. Der Unterschied in Azimut zwischen zwei Orientierungspunkten, z.B. zwei Berggipfeln, beträgt möglicherweise bloß einen Bruchteil eines Grades! Die Situation verschlimmert sich weiter, wenn es starke externe Magnetfelder gibt oder die Temperatur außerhalb der Komfortzone des Sensors liegt. Man kann nicht selten beobachten, dass sich die Kompassmessung in einer konstanten Geschwindigkeit driften, sodass Norden sich um Dein Mobiltelefon zu drehen scheint. Manche Mobiltelefone sind anfälliger für verzerrte Kompassmessungen, wobei der Nordpfeil immer um +/- 10 Grad schwankt.

Mobile Phone Compass
Okay, vielleicht waren fünf Grad etwas zu optimistisch...

Aus diesem Grund mussten Outdoor Augmented Reality-Apps ihre Nutzer oft fragen, den Kompass manuell einzustellen. In der PeakVisor-App mussten Outdoor-Enthusiasten das Bergpanorama über dem Bild positionieren, sodass wir die Kompass-Abweichungen in der App beheben konnten. Gleichzeitig eliminierten Technologien wie das Apple ARKit den Kompass-Drift durch die Nutzung von visuellen Daten. Es koordiniert visuelle Veränderungen, die von einer Kamera stammen, mit Sensormesswerten und versteht, wenn Sensordaten falsch dargestellt werden.

Eine bergige Landschaft enthält bereits viele Informationen über die Himmelsrichtungen. Bergsilhouetten sind sogar einzigartig genug, um den wahren Norden genau so präzise zu bestimmen, wie mithilfe von Himmelskörpern oder mit komplexen Ausstattungen, um Winkel zu messen. Man kann dies auf die nächste Stufen bringen und - wenn man genug Bergsilhouetten zur gleichen Zeit sieht - kann man seinen eigenen Standort präzise feststellen, ganz ohne die Hilfe von GPS!

PeakVisor nutzt Berge, auf die es eine klare Sicht hat, um automatisch die Ungenauigkeiten des Kompasses anzupassen und verzichtet somit den umständlichen und verwirrenden Prozess der manuellen Einstellung. Diese Art der Auswertung der Himmelsrichtungen in der PeakVisor-App erlaubt es uns eine Genauigkeit von "einigen Pixeln" zu erreichen, was oft signifikant besser als ein Grad ist! Es ist effektiv bisher der beste Mobiltelefon-Kompass. Diese "Magie" wurde dank den neusten Verbesserungen in Technologien wie CoreML, künstlicher Intelligenz, sowie Apple's Neural Engine möglich. Die einzige Alternative, um solche Präzision zu erreichen, ist mit einem sperrigen, professionellen Magnetometer. Dieses ist allerdings unpraktisches Gepäck auf einer Wanderung durch die wilden Elemente mit einem bereits schweren Rucksack auf dem Rücken.

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