Wi-Fi 輔助慣性里程計技術突破：大幅提升機器人與無人機室內導航精準度

Wi-Fi 輔助慣性里程計技術突破：大幅提升室內導航精準度

美國北卡羅來納州立大學（NC State）研究團隊開發出一項全新的室內速度與距離量測技術，有望大幅改善機器人、無人機，甚至是在機場中迷路的行人所使用的導航系統。這項技術巧妙結合了 Wi-Fi 訊號與加速度計技術，能夠以近即時（near-real time）的方式追蹤設備移動。

什麼是 WIO？

「我們將這項方法稱為 Wi-Fi 輔助慣性里程計（Wi-Fi-assisted Inertial Odometry, WIO），」該研究的共同通訊作者、NC State 博士生 Raghav Venkatnarayan 表示：「WIO 利用 Wi-Fi 作為速度感測器，精確追蹤物體的移動距離。你可以把它想像成聲納，只不過使用的是無線電波而非聲波。」

解決室內導航的核心痛點

目前許多設備（如智慧型手機）內建有慣性測量單元（IMU）來計算設備的移動距離，但 IMU 存在嚴重的累積漂移誤差問題——即使是微小的不準確性，也會在持續運算中迅速被放大。

在戶外環境中，許多設備可以透過 GPS 來修正 IMU 的誤差。然而在室內環境中，GPS 訊號往往不可靠甚至完全無法接收，這使得室內導航一直是個重大挑戰。

「我們開發 WIO 的目的，就是要與設備的 IMU 協同運作，修正各種誤差並提升速度和距離計算的準確度，」該研究的另一位共同通訊作者、NC State 電腦科學系助理教授 Muhammad Shahzad 表示：「這種精確度的提升，也應該能改善在任何有 Wi-Fi 訊號的室內環境中，對設備精確位置的計算。」

驚人的測試成果

研究團隊在測試 WIO 軟體時遇到一個問題：他們無法存取市售裝置（如智慧型手機或無人機）中的 Wi-Fi 網路介面卡。為了解決這個問題，研究人員製作了一個可以與其他設備搭配使用的原型裝置。

測試結果顯示，使用 WIO 後設備的速度與距離計算能力有了戲劇性的改善：

• 使用 WIO：距離計算誤差範圍為 5.9% 至 10.5%
• 未使用 WIO：距離計算誤差範圍為 40% 至 49%

廣泛的應用前景

「我們預見 WIO 將在室內導航工具、健身追蹤到互動遊戲等各種領域中發揮作用，」Venkatnarayan 表示。

Shahzad 則透露：「我們目前正在與 Sony 合作，進一步提升 WIO 的精確度，目標是將這套軟體整合進市售的消費性電子產品中。」

研究發表資訊

這篇題為《Enhancing Indoor Inertial Odometry with WiFi》的論文已於 2019 年 9 月 11 日至 13 日在英國倫敦舉辦的 UbiComp 2019 學術會議上發表。該研究獲得美國國家科學基金會（NSF）第 1565609 號補助支持。Venkatnarayan 也將於 2019 年 10 月 7 日至 10 日在芝加哥舉行的 ICNP 2019 會議上展示 WIO 技術。

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