Навигация в помещениях продолжает оставаться одной из самых сложных задач для разработчиков технологий, несмотря на широкий распространенный и повсеместный GPS на открытых пространствах. Система Global Positioning System обеспечивает высокоточную локализацию на улице, ориентирование и прокладку маршрутов, однако в зданиях сигнал спутников просто не достигает устройств из-за конструктивных особенностей и экранирования стен. Именно поэтому компания Hyper предприняла уникальное путешествие для создания GPS с точностью до одного метра внутри помещений — революционного продукта, выдающегося по своим возможностям и практическому применению. История этого проекта интересна и вдохновляет, так как она иллюстрирует преодоление целого ряда технологических и организационных вызовов на пути к прорыву. Основателем Hyper стал Эндрю Харт, имеющий опыт разработки технологий дополненной реальности и навигационных систем.
Всё началось с сообщения от старшего руководителя одного из крупнейших мировых ритейлеров в 2017 году, выразившего озабоченность по поводу неработоспособности их приложений для навигации по внутренним пространствам магазинов. Желание создать удобное, быстрое и точное решение навигации в торговых центрах, офисах, аэропортах, университетах и других местах побудило Эндрю и его команду задуматься, почему проблема до сих пор не получила удовлетворительного решения при наличии современных технологий. Поначалу казалось, что задача внутрикорпусной навигации легко решаема — ведь существовали цифровые карты и алгоритмы планирования маршрутов вроде A* и задачи коммивояжера, используемые для навигации. Однако основной камень преткновения оказался в точном определении положения пользователя в помещении — так называемом indoor location. По сравнению со стандартной точностью GPS на улице, часто до нескольких метров, в помещении требуется точность как минимум 1-2 метра, чтобы пользователь не оказывался в неправильном ряду магазина, а навигация была действительно полезной и оперативной.
Существующие подходы, такие как Bluetooth-маячки, WiFi-позиционирование, использование магнитометров и компьютерного зрения, несмотря на интересные идеи, оказались на практике либо слишком шумными, либо требующими сложного обслуживания и установки дополнительной инфраструктуры. Bluetooth-маячки, например, обеспечивали точность около пяти метров, что значительно хуже потребностей ритейлеров с узкими проходами. WiFi обладал потенциалом, поскольку уже был установлен во многих объектах, но и этот сигнал подвержен помехам и не обеспечивал необходимой точности без дополнительных мер. Магнитометры, использующие земное магнитное поле, требовали длительного калибрования и не могли мгновенно обновлять положение пользователя. Технологии компьютерного зрения предполагали от пользователей необходимость активного сканирования окружения, что ухудшало пользовательский опыт.
Осознавая эти ограничения, команда Hyper решила выработать принципиально новый комплексный подход. Было решено использовать WiFi в качестве базового источника данных для первичной локализации, так как он обеспечивает достаточно стабильный сигнал и повсеместно доступен. Для сбора данных проводились детальные опросы и сканирования внутри помещений с применением собственных приложений, которые фиксировали уровень сигнала каждого WiFi-источника в разных точках пространства, создавая подробные тепловые карты распространения сигнала. Это позволяло получить «первый голубой круг» — приблизительную позицию пользователя с точностью около трех метров, что служило отправной точкой для дальнейшего уточнения. Для повышения точности до необходимого уровня в один метр был интегрирован метод SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) — технология, широко применяемая в робототехнике и автономных транспортных средствах.
SLAM использует данные с акселерометров, гироскопов и камер смартфонов для отслеживания точного движения устройства в пространстве. С помощью этих датчиков удалось фиксировать относительное движение пользователя, например, сколько метров он прошел и в каком направлении повернул, что дополняло данные WiFi и компенсировало недостатки последних. Тем не менее применение SLAM внутри помещений сталкивалось с двумя большими трудностями. Первая — дрейф, накапливающийся при длительном движении, возникновение смещений в координатах из-за погрешностей сенсоров. Вторая — отсутствие абсолютной ориентации в реальном мире, поскольку SLAM фиксирует движение относительно своей внутренней системы координат без точного понимания, куда направлен пользователь относительно настоящих сторон света.
Обычные компасы на смартфонах недостаточно точны и могут вводить в заблуждение. Чтобы решить эти проблемы, Hyper разработала алгоритмы регулярной коррекции дрейфа через «якорение» относительно WiFi-сигналов. Таким образом, SLAM модели восполняли точность и стабилизировали позицию пользователя со временем. Для определения истинного направления движения был создан специальный алгоритм, перебирающий возможные варианты ориентации, отбрасывающий маловероятные и выбирающий наиболее правдоподобный. В итоге удалось добиться высокой точности как в положении, так и в направлении, что критически важно для удобной и интуитивной навигации.
Результатом этих усилий стала первая в мире внутренняя навигационная система с точностью позиционирования до одного метра, которая при этом не требовала установки дополнительного оборудования и была готова к масштабированию на миллионы пользователей. Технология Hyper успешно протестирована в крупнейших розничных сетях и общественных пространствах, где успешно помогает тысячам посетителей ориентироваться по магазинам, аэропортам и другим крупным объектам, одновременно предоставляя возможность вывода персонализированных предложений и информации в режиме реального времени. Помимо точного позиционирования, Hyper разработала функционал дополненной реальности (AR) для навигации, который опирается на их высокоточную систему локализации. AR-навигаторы с голубой точкой Hyper показывают пользователю маршруты и направления прямо на экране смартфона, наложенные на реальные объекты и пространства, превращая процесс перемещения по большому зданию в понятный и увлекательный опыт. Сегодня Hyper стоит на пороге следующего этапа — масштабирования технологий на глобальный уровень.
Компания планирует сотрудничать с крупными бизнесами и интеграторами, чтобы довести эту инновацию до миллиарда пользователей по всему миру. Их ключевой вызов — обеспечить массовое развертывание технологии без необходимости сложных технических запусков. Решения включают в себя обучение локального персонала проведению опросов с помощью удобных приложений и автоматизацию обработки данных с использованием машинного обучения и алгоритмов корректировки. Проект Hyper воплощает в себе пример того, как техническая смелость, упорство и глубокое понимание проблем пользователей способны привести к созданию новых стандартов в индустрии. Их история вдохновляет всех, кто стремится решать сложные задачи и создавать технологии, которые делают повседневную жизнь удобнее и эффективнее.
Таким образом, Hyper успешно встроила передовые методы в единую систему, преодолев ограничения традиционных подходов и создав indoor GPS с точностью до одного метра. Это стало возможным благодаря комбинации скрупулезного сбора данных, интеллектуальных алгоритмов обработки информации и инновационных подходов к навигации. В мире, где цифровая трансформация все глубже проникает в повседневность, такие решения открывают новые горизонты и возможности для бизнеса и пользователей, меняя представление о том, как мы ориентируемся в окружающем пространстве.
