科学家利用标准Wi-Fi技术增强虚拟现实设备追踪能力

当你在玩体感追踪的vr游戏时,是否也尝试过不小心超出了追踪范围的尴尬呢?对此,来自美国斯坦福大学的研究人员想获得更加简单、廉价和强大的追踪系统。为此,他们借助于常见的无线电技术——Wi-Fi。该校计算机科学家Manikanta Kotaru介绍说,此前Wi-Fi被用于定位空间中的人和物,但精确度只有几十厘米。Kotaru和同事认为,Wi-Fi可以表现得更好。

他们的解决办法被称为WiCapture。

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需要两部分:诸如你可能在手机上发现的标准Wi-Fi芯片,以及至少两个像在家用路由器中见到的信号传送器一样的Wi-Fi接入点。芯片和信号传送器之间的通讯以高频无线电波的形式进行。为了在毫米精度上追踪Wi-Fi信号源,研究人员需要测量信号从芯片传播到传送器所需的时间,而这要精确到皮秒(1皮秒=1012秒)。然而,芯片和传送器拥有不同的时钟,并且Wi-Fi设备中的任何两个时钟都无法完全同步。

为解决这个问题,研究人员利用信号通过很多路径到达传送器这一事实。一些无线电波直接传送到接收器,从而创建了主信号。同时,其他电波从墙壁反射回来,产生了“回声”。Kotaru编写了从两个不同路径探测信号的算法。这些信号通过在传送器的多重天线间进行三角测量得以确认,并且同样受到时钟异步的影响。因此,在芯片移动并且忽略了时钟定时的漂移时,该算法仅能比较它们的相对变化。这种方法仅能测量到一个传送器的距离。利用两个或多个传送器组合,使该算法得以利用三角测量法追踪二维移动。研究人员最终将改进WiCapture,使其追踪三维移动。

为测试该想法,科学家将Wi-Fi芯片放置在一个机械装置上。在一间放有4个Wi-Fi传送器的30平方米办公室内,该装置能以较高精度移动芯片。当研究人员以各种模式移动芯片时,WiCapture追踪了芯片的位置并且将其精确到1厘米内。下一步,他们在一间所有Wi-Fi传送器都被家具或者墙壁遮住的办公室内进行了试验。只要传送器和芯片在同一个房间内,WiCapture的中位误差仍然只有1.5厘米。在外面,中位误差再次小于1厘米。该团队在7月于火奴鲁鲁举行的计算机视觉和模式认知会议上报告了这一成果。