PeakVisor App

最精准的指南针

21 December 2019
登山
指南针
传感器

古人们曾借助地面标志、以及对天体位置的观测,来确定自己的位置和辨别方向。早在 2000多年以前,中国就发明出了世界上的第一个指南针。有意思的是,当时的指南针并非 用于导航,而是用来给住宅看风水。时至今日,几乎所有的智能手机都配备了指南针功能 ,让你可以瞬间轻松辨别方向。但它到底有多精确呢?

手机中负责指南针数据的传感器称为磁力计,用于测量地球磁场。这块硬件的情况极为复杂:它的外形尺寸极小,工作环境几乎是一个金属盒子,周围有许多强力电磁场包围着。幸运的是,人类只靠手机指南针定位的情况不多。

显然,手机磁力计的精度通常约为5度。这对于在地图APP里面估摸出个行进方向来说很够了,但对AR(增强现实)应用来说则是一个巨大的偏差。两个地标(比如两座山头)之间的方位角度差可能只有零点几度!如果有强烈的外部磁场干扰,或者环境温度超出了传感器的舒适区,情况就会变得更加糟糕。指南针读数保持匀速漂移的情况也没少发生过,仿佛北极长了脚还绕着你的手机跑。有些手机的指南针更多提供的是非常失真的数据,指北针会不断地在+/- 10度的范围内晃动。

Mobile Phone Compass
好吧,看来5度的误差还是太乐观了……

正是由于这个原因,许多户外AR应用程序会要求用户手动校准指南针。在PeakVisor应用中,户外运动爱好者们需要调整摄像画面上的山体全景图像,以便我们的APP可以自动弥补指南针偏差。同时,苹果公司的ARKit等技术,也会利用可视数据来帮助消除指南针漂移的问题。简言之,这些技术会协调相机采集来的可视变化和传感器读数,确定传感器数据是否出错。

山地景观本身就蕴含了大量的基本方位信息。实际上,山体轮廓具有独特性,足以确定正北方位,准确度不亚于借助天体和复杂设备来测量角度的方法。但是我们还能更进一步,同时观测足够多的山体轮廓,人们甚至能够在没有GPS定位的情况下,精准地评估出自己所在的位置!

PeakVisor根据眼前的山峰自动校准指南针偏差,从而省去了手动调整过程中的不便和混乱。PeakVisor应用通过这种方式评估基本方位,达到了“像素级”的精确度,相较于存在1度误差的情况,简直要好上太多!它毫无疑问是迄今为止最好的手机指南针。这一“超能力”的实现要归功于几项最新科技发展,例如CoreML(Apple的机器学习框架)、人工智能(AI)、以及苹果公司的神经网络引擎。唯有体积庞大的专业级磁力计装置才能达到同等精确度,而在背着沉重背包探索大自然的时候,这么一个装置无疑是十分不便携带的。

Engadin Augmented Reality
入眼处重峦叠嶂,要正确识别出每一座山峰,指南针的精确度至关重要
Lacs de Fenetre - Augmented Reality
阿尔卑斯山脉——即使是一个小小的指南针误差,也能显而易见
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