Trefit i pod střechou

Digitální navigace pro své uživatele rozhodně představuje skvělou vymoženost. Díky signálům globálního polohového systému (GPS) vysílaným bezplatně americkými družicemi a internetovým mapám poskytovaným zdarma společnostmi jako Google a Apple vám stačí pouze chytrý telefon s internetovým připojením, abyste přesně určili svou polohu na povrchu Země a zobrazili si mapy, směr cesty i místní informace. Platí to však pouze v případě, že se nacházíte pod širým nebem – a ještě ne vždycky. GPS může selhávat také v hustě zastavěné oblasti, protože střechy, okolní budovy, či dokonce stromy satelitní signál snadno zablokují. Aby mohl polohový systém fungovat uvnitř budov, kde lidé tráví většinu času, je zapotřebí nových technologií.

Družice GPS fungují tak, že za pomoci atomových hodin na palubě vysílají ultrapřesné časové a polohové údaje a přijímač si poté spočítá svou pozici porovnáním signálů ze čtyř či více satelitů. Některé pozemní polohové systémy fungují podobně, jen místo metronomů na oběžné dráze, které používá GPS, využívají pevné vysílací majáky instalované na přesně známých místech. Přijímač určí svou polohu tak, že zachytí a zpracuje signály z těchto majáků. A protože majáky se nacházejí mnohem blíž, jejich signál je dostatečně silný, aby pronikl i dovnitř budov.

Australská firma Locata nedávno představila systém výkonných vysílačů, jejichž signál dokáže prostoupit zdmi nebo obsáhnout rozsáhlá venkovní území, například letiště. Majáky uvnitř sítě jsou seřízeny s přesností na miliardtinu vteřiny a díky nim může přijímač svou pozici určit s odchylkou menší než metr. Jedním z prvních zákazníků této společnosti je americké ministerstvo obrany, které se čím dál víc obává toho, jak snadno by mohli nepřátelé rušit slabé signály GPS. Americké vojenské letectvo si Locatu nainstalovalo na raketové základně White Sands v Novém Mexiku jako místní záložní systém k GPS. Vysílače Locaty jsou však drahé a přijímače příliš velké, než aby se daly integrovat do mobilních telefonů.

Majáky pro běžný trh vyvíjí výrobce telefonů Nokia s použitím nejnovější verze bezdrátové technologie Bluetooth, která dnes patří ke standardní výbavě moderních chytrých telefonů. Každý samostatný vysílač je napájen malou baterií a může uvnitř budovy obsáhnout plochu o několika stech čtverečních metrech. S použitím směrového rádiového zaměřování si telefony dokážou svou polohu spočítat často s přesností na metr z jediného majáku.

Jinou metodou, jež také funguje na stávajících telefonech, je instalace světelných diod (LED), které jednak poskytují osvětlení, ale navíc nepostřehnutelně rychle a jedinečným způsobem blikají. Smartphony s kamerami mohou tento vzorec zachytit, vyhledat si jej v on-line databázi a určit tak svou pozici. Startupová firma ByteLight sídlící nedaleko Bostonu tvrdí, že její technologie dokáže stanovit polohu s přesností na metr během pouhé vteřiny. Jenže světla ByteLight stojí o něco víc než běžné LEDky a mnohem víc než zářivky (i když díky nižší spotřebě energie mají podstatně nižší provozní náklady). Poskytovat ve velké budově pokrytí pomocí majáků Bluetooth nebo světel ByteLight by znamenalo instalovat stovky zařízení a poté vytvořit mapu, aby bylo možné polohové signály převést na přesnou lokalizaci. Majáky Bluetooth napájené bateriemi lze instalovat rychle, ale v budoucnu je nutné baterie vyměňovat.

Vyznat se spolehlivě v neznámých budovách potřebují především záchranáři a vojáci.

Další možností je využívat akcelerometry a gyroskopy citlivé na pohyb, jež se nacházejí takřka ve všech moderních chytrých telefonech. Běžně slouží ke zjištění, kterou stranou vzhůru uživatel telefon drží, anebo při hrách, ale dovedou také sledovat charakteristické pohyby při chůzi. Program poté dokáže odhadnout vzdálenost, jakou uživatel ušel, i směr chůze. V praxi je však jejich přesnost nízká, a když někdo v budově minutu nehnutě stojí, na displeji se může zdát, že se pomalu pohybuje směrem ven kvůli posuvu senzoru. Výzkum v této oblasti ale pokračuje, protože záchranáři a vojáci mají zájem o vnitřní polohové systémy, které fungují v budovách i při výpadku elektřiny.

Co dům dal

Ideální lokalizační technologie pro budovy by tedy nevyžadovala instalaci žádných dodatečných zařízení v budovách ani v mobilních telefonech. Naštěstí je moderní svět plný elektromagnetického záření, které lze pro polohové účely využívat. Například moderní železobetonové stavby mají vnitřní magnetická pole, která se v různých bodech konstrukce nepatrně liší. Mobilní telefony by mohly být schopné určit svou polohu v budovách díky vestavěným digitálním kompasům. Finský startup s názvem IndoorAtlas tvrdí, že pomocí této metody se dá v budově stanovit poloha s přesností na méně než dva metry, poté co se uvnitř provede zaměření.

Většina okolního záření ale vzniká úmyslně. Společnost TruePosition se sídlem v pensylvánském Berwynu chce jako základ své technologie pro určení polohy použít signály digitálního televizního vysílání. Na televizní vysílače hodlá naistalovat monitorovací zařízení, která budou měřit nepatrné odchylky na přesně stanovených frekvencích a snímkových frekvencích. Přijímač zachytí tyto specifické signály z několika vysílačů a prostřednictvím komunikace se servery TruePosition dokáže určit svou polohu s přesností na nějakých 50 metrů. Společnost doufá, že když ve městě přidá jeden až dva majáky na blok domů nebo použije mobilní majáky, které bude možné v naléhavých případech rychle rozmístit, podaří se jí rozmezí přesnosti snížit na deset metrů.

Více nadějí skýtá pravděpodobně využití signálů z mobilních sítí a Wi-Fi hotspotů. Chytré telefony již disponují rádiovými přijímači nezbytnými k zachycení těchto signálů, které mají navíc tu výhodu, že se hojně nacházejí právě v místech, kde se chodci nejvíce ztrácejí: na letištích, v nákupních střediscích a centrech velkých měst. Na rozdíl od GPS však tyto signály neobsahují informace o poloze. Proto je zapotřebí provést pracné zaměření, kterým se pomocí digitálních technologií identifikuje relativní síla bezdrátových signálů přítomných v různých místech daného prostoru. Software chytrého telefonu se poté s vytvořenou on-line databází poradí a vypočítá polohu telefonu s přesností na pět až deset metrů. Tuto metodu používá mnoho firem, jako například Skyhook se sídlem v Bostonu nebo Wifarer v San Jose.

„Wi-Fi je v mnoha ohledech jako technologie pro určení polohy hrozná,“ tvrdí produktový manažer Geo týmu internetového giganta Google Cedric Dupont. „Jde ale o to, aby fungovala téměř všude, takřka pořád a skoro všem.“ Toho bude nejspíš možné docílit spojením polohových informací z několika senzorů chytrého telefonu: signálů Wi-Fi a mobilní telefonní sítě, hodnot GPS, údajů z akcelerometrů a gyroskopů a snímků pořízených fotoaparátem telefonu. Britská společnost CSR, jež se zabývá výrobou čipů, vyvinula čip zvaný SiRFstarV, který dokáže kombinovat mnohočetné signály z několika přijímačů chytrého telefonu s vlastními pohybovými a tlakovými senzory. Přitom využívá sofistikovaný software, který zohledňuje silné a slabé stránky jednotlivých signálů. Dokáže určit polohu s přesností až na tři metry.

Pro zdokonalení určování polohy uvnitř budov bude zapotřebí překonat jak komerční, tak technologické překážky. Velké technologické firmy se totiž zuby nehty snaží udržet si potenciálně lukrativní poznatky o spotřebitelích, které nové technologie poskytnou. Apple nepovoluje aplikacím na svých iPhonech a iPadech, aby se dostaly k surovým datům z Wi-Fi sítí, a namísto toho je nutí používat vlastní polohové služby. To samé platí o přístrojích BlackBerry a telefonech Windows Phone. Společnost Skyhook tvrdí, že když se výrobci mobilních telefonů Samsung a Motorola pokusili sestavit chytrý telefon s operačním systémem Android od Googlu, ale místo jeho služeb na určení polohy použili svoje vlastní, Google jim licenci na Android v telefonu odebral. Google přitom prohlašuje, že to udělal z důvodů kompatibility. V srpnu se záležitost dostane před soud. „Je to boj na život a na smrt,“ konstatuje šéf Skyhooku Ted Morgan.

Google již zaměřil více než 10 tisíc lokalit převážně v USA a Nokia, která dodává mapy vnitřních prostor Microsoftu, už navštívila více než 5100 lokalit ve 40 zemích. Apple zcela jistě podobná měření provádí také a s ním asi desítka dalších menších firem. Není to žádná legrace, protože každé místo je nutné pravidelně znovu navštěvovat a kontrolovat, co se případně změnilo. Jenom tým společnosti Nokia, který vyráží do terénu, čítá více než tisíc lidí. Google také experimentuje s mapami vnitřních prostor objektů vytvořenými s pomocí crowdsourcingu. Majitelé podniků mohou nahrát půdorys svých provozoven a poté sami zmapovat místní Wi-Fi signály za pomoci aplikace pro chytré telefony, které využívají operační systém Android. Této možnosti však dosud využil jen málokdo. Majitelé velkých nákupních center a jiných lokalit mají strach z toho, že by Google mohl začít prodávat reklamu s využitím polohy, aniž by se s nimi podělil o výnosy, nebo by mohl nakupujícím poskytovat on-line informace o tom, kde najdou levnější produkty.

„Když Google někomu poskytuje polohové řešení, získává při tom ohromné množství informací o jeho zákaznících,“ říká Liam Quirke, který pracuje jako analytik polohových služeb u společnosti IHS zabývající se průzkumem trhu. Mohl by tak například poskytnout informace o tom, co lidé nakupují. V důsledku lítého boje o vnitřní prostory objektů technologické firmy duplikují svoje snažení a stojí je to hodně peněz. Lokality zase mají obavy z množství nekompatibilních systémů a zákazníkům je odepřena možnost vybrat si službu, kterou chtějí. „Bez určité spolupráce nikdy nevznikne platforma, jež by zaručovala, že bude dobře zmapováno devět z desíti budov, do kterých člověk zavítá,“ prohlašuje Morgan ze Skyhooku.

Přesto snad na konci nákupního střediska spatříme světlo. Komisí techniky internetu, která vyvíjí internetové standardy, si v současné době razí cestu návrh na standardizovaný systém měření pro určení polohy a práv na zveřejňování údajů. Jeho přijetí by poskytlo zaměřování bezdrátových signálů jednotný formát a majitelé nemovitostí by se mohli vyjádřit k tomu, jakým způsobem mohou být mapy vnitřních prostor jejich objektů používány.

Určitého pokroku bylo dosaženo i při rozmotávání spleti konkurenčních standardů, které odrazovaly od investic do infrastruktury. V srpnu vytvořila skupina 22 technologických firem, mezi nimiž je Nokia, Samsung a CSR, sdružení pod názvem In-Location Alliance. Tato obchodní organizace se věnuje vývoji navigačních systémů uvnitř budov s podporou dvou technologií: připojení Bluetooth a mapování signálů Wi-Fi. Vývoji polohových systémů uvnitř budov by to mohlo pomoci získat tolik potřebný smysl pro orientaci, kterého se mu zatím nedostává.

© 2013 The Economist Newspaper Limited.
All rights reserved. Publikováno na základě licence s The Economist, přeloženo týdeníkem Respekt.
Článek v angličtině najdete na www.economist.com.