Tìm đường trong nhà

Tuần qua, Apple vừa mua lại WifiSLAM, một công ty phát triển công nghệ định vị trong nhà, thông qua một thương vụ trị giá 20 triệu USD. Chuyên Mục Công Nghệ xin giới thiệu bài viết của Tekla S. Perry về công nghệ này.

Ngành công nghiệp điện thoại đang tăng tốc để đưa chúng ta đến đích ngay cả khi không có tín hiệu GPS.

STMicroelectronics và các công ty khác muốn điện thoại có thể chỉ đường cho chúng ta trong siêu thị hay trong nhà. (Hình: STMicroelectronics. Nguồn: IEEE Spectrum Magazine)

Google, sau khi không còn được Apple chọn làm ứng dụng chỉ đường mặc định trên iPhone, không chỉ khoái trá trước những trục trặc trong phần mềm bản đồ của Apple mà còn đang đáp trả Apple với nhiều tính năng định vị hơn, trong đó có những tính năng rất có thể được dùng trong nhà. Ngoài ra, một số các nhà sản xuất điện thoại đi động và các nhà cung cấp dịch vụ di động lớn đã cùng nhau phát triển một tiêu chuẩn cho định vị trong nhà mà không có cả Google và Apple tham gia.

Công nghệ định vị trong nhà sẽ khá khác với công nghệ định vị ngoài trời. Ngoài trời, việc định vị dựa chủ yếu vào hệ thống định vị toàn cầu (GPS) với độ chính xác trong khoảng 1 đến 10 mét. Trong nhà, do suy hao và tán xạ, GPS không hoạt động được. Thậm chí khi ở ngoài trời, GPS cũng gặp khó khăn khi định vị theo phương thẳng đứng do độ chính xác về độ cao chỉ bằng một phần ba độ chính xác về toạ độ trên một mặt phẳng. Nói cách khác, thậm chí nếu ta có thể nhận được tín hiệu khi ở bên trong siêu thị, GPS cũng khó mà biết được ta đang di chuyển ở tầng nào.

Vậy nên công nghệ định vị trong nhà, một mặt dựa vào GPS để có được vị trí một cách chung chung (trong siêu thị, ở sân bay), sẽ cần thêm những công nghệ khác để chỉ đường. Công nghệ My Location của Google sử dụng các trạm điện thoại di động gần kề để xác định vị trí khi không có GPS. Tuy nhiên phương pháp này không được chính xác lắm. Để tăng độ tin cậy, các hệ thống dẫn đường trong nhà sử dụng thêm thông tin từ các điểm truy cập Wi-Fi. Tuy nhiên, việc xây dựng dữ liệu bản đồ nội bộ cho các tòa nhà dựa trên cường độ tương đối giữa các tín hiệu Wi-Fi sẽ cần nhiều thời gian. Ngoài ra còn có một số phương án như thêm các tín hiệu định vị sử dụng Bluetooth, WiMax, hay các công nghệ không dây khác ở trong nhà để giúp cập nhật hay hiệu chỉnh hệ thống định vị.

Thêm nữa, cho dù sử dụng tất cả những tín hiệu không dây kể trên, việc xác định chính xác vị trí của người sử dụng điện thoại di động bên trong một siêu thị đông đúc vẫn là một vấn đề nan giải. Do vậy các nhà phát triển đang tận dụng dữ liệu từ các bộ cảm biến bên trong điện thoại như con quay hồi chuyển, để xác định phương hướng, bộ đo gia tốc, để đếm bước chân, hay cả cảm biến áp suất khí quyển, để ước lượng độ cao.

Benedetto Vigna, phó giám đốc điều hành kiêm quản lý nhóm nghiên cứu về cảm biến và MEMS tại STMicroelectronics, cho rằng phương pháp dùng cảm biến kết hợp với sóng radio, trong đó “cơ bản là sử dụng các cảm biến và chỉ đôi khi mới đối chiếu với tín hiệu không dây,” là thích hợp bởi vì nó giảm được tiêu hao năng lượng so với phương pháp dùng sóng radio liên tục. Mike Stanley, kỹ sư hệ thống của Freescale Semiconductor, cũng đồng ý và nói rằng ta có thể chỉ mở bộ thu phát không dây một lần trong một giây thay vì mở liên tục. Do cả hai công ty đều sản xuất cảm biến MEMS dùng cho công nghệ định vị nên họ ủng hộ phương pháp này là lẽ đương nhiên. Thực ra, đó cũng là một lý lẽ xác đáng nếu ta xem xét đến lượng điện năng ít ỏi mà các cảm biến sử dụng, khoảng 6mA cho một con quay hồi chuyển 3 chiều.

Thoạt nghe thì có vẻ như ta cần rất nhiều công nghệ cho một ứng dụng mà ta không thường xuyên dùng đến. Thực tế là hầu hết các điện thoại thông minh ngày nay đã có sẵn các phần cứng cần thiết. Điện thoại Samsung Galaxy S III, Vigna nói, có tất cả các cảm biến, còn hầu hết các điện thoại khác chỉ thiếu cảm biến áp suất khí quyển. Do đó, điều còn lại chỉ là xây dựng phần mềm cho điện thoại và thu thập thêm dữ liệu, như vị trí của các điểm truy cập Wi-Fi, cho các vị trí trong nhà.

Tất nhiên, sẽ tiện lợi hơn nếu các hệ thống này được chuẩn hoá để cho người dùng iPhone cũng có thể đi đến những siêu thị giống như người dùng Android. Tuy nhiên, trong tương lai gần một tiêu chuẩn chung như vậy xem ra khó có thể đạt được cho dù định vị trong nhà đang trở thành hiện thực. “Tôi từng dự đoán là nó sẽ bùng nổ trong năm 2013 hay 2014,” Stanley nói, “nhưng nó đã đến rồi.”

• Nguyên bản tiếng Anh: “Navigating the Great Indoors,” Tekla S. Perry, IEEE Spectrum Magazine, November 2012
• Người dịch: Tạ Minh Chiến
• Hiệu chỉnh: Phạm Duy Đông