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HeimBackend-EntwicklungC++Wie können wir die Genauigkeit der Smartphone-Positionsberechnung allein mithilfe von Sensordaten verbessern?

How Can We Improve Smartphone Position Calculation Accuracy Using Sensor Data Alone?

Verbesserung des Smartphone-Positionsberechnungsalgorithmus mithilfe von Sensordaten

Problemübersicht:
Eine Android-Anwendung zielt auf die Berechnung ab Die Smartphone-Position wird ausschließlich anhand von Sensordaten (Beschleunigungsmesser und Magnetometer) bestimmt, wobei anfängliche GPS-Messwerte als Referenzpunkte dienen. Allerdings liefert der Algorithmus ungenaue Ergebnisse, insbesondere bei Geschwindigkeitsberechnungen.

Verbesserter Algorithmus:
Um dieses Problem zu beheben, muss der Algorithmus die folgenden Prinzipien einhalten:

1. Newton-D'Alembert-Physik:

  • Verwenden Sie die richtige Formel für Geschwindigkeits- und Positionsaktualisierungen:

    vx += ax * dt;   # Velocity update
    vy += ay * dt;
    vz += az * dt;
    x += vx * dt;    # Position update
    y += vy * dt;
    z += vz * dt;

2. Sensorrotationen:

  • Beschleunigungswerte vom Geräteraum in den globalen Kartenraum konvertieren:

    (ax, ay, az) = dev * (ax, ay, az);

    wobei dev die Gerätetransformationsmatrix ist.

3. Schwerkraftkompensation:

  • Subtrahieren Sie den Hintergrundschwerkraftvektor von den Beschleunigungsmesserwerten, um nicht-gravitative Beschleunigung zu isolieren:

    ax -= gx;
    ay -= gy;
    az -= gz;

4. Timing:

  • Überprüfen Sie den Beschleunigungsmesser so oft wie möglich (z. B. innerhalb von 10 ms), um die Genauigkeit zu gewährleisten.
  • Überschreiben Sie die berechnete Position regelmäßig mit GPS-Werten, um kumulative Fehler zu begrenzen.

5. Kompassgenauigkeit:

  • Kompasswerte filtern, um Spitzenwerte zu entfernen und Richtungsabweichungen zu korrigieren, wenn möglich mithilfe von GPS-Daten.

Überlegungen zur Implementierung:

  • Verwenden Sie Gyroskope (anstelle oder in Verbindung mit einem Kompass) für verbesserte Ausrichtungsgenauigkeit.
  • Wenden Sie eine Tiefpassfilterung auf Beschleunigungsmesserdaten an, um Rauschen zu reduzieren.
  • Begrenzen Sie Beschleunigungswerte auf realistische Bereiche und verwerfen Sie Ausreißer.
  • Integrieren Sie Kalibrierungstechniken, um die Ausrichtung zu korrigieren Nutzung der Schwerkraftrichtung im Stillstand.

Zusätzlich Hinweise:

  • Vermeiden Sie die Durchführung komplexer Berechnungen auf dem Server; Ziehen Sie in Betracht, Daten zu protokollieren und Analysen lokal auf dem Gerät durchzuführen.
  • Dieser Algorithmus basiert auf einer genauen anfänglichen GPS-Positionierung und kontinuierlichen Sensormesswerten für eine optimale Leistung.

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Stellungnahme
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