हम iPhone 5S में एक्सेलेरोमीटर, जायरोस्कोप, M7, डिजिटल कम्पास और अन्य सेंसर की त्रुटियों से निपटते हैं और न केवल

कई लोगों ने नए iPhone 5S में अनलिब्रेटेड सेंसर के साथ समस्या के बारे में सुना है - देशी iOS 7 कम्पास में निर्मित "स्तर" उपकरण कई डिग्री का विचलन दिखाता है यदि आप उपकरण को एक सपाट सतह पर रखते हैं, उदाहरण के लिए, एक तालिका।

संक्षेप में, एक डिग्री या किसी अन्य के लिए, सभी iOS उपकरणों पर सेंसर ओरिएंटेशन की समस्या हमेशा मौजूद रही है। इससे पहले, एक अंतर्निहित मोबाइल ओएस एप्लिकेशन की कमी को देखते हुए समस्या इतनी बार नहीं देखी गई थी जो स्तर माप की अनुमति देता है। एक्सेलेरोमीटर से लैस अन्य मोबाइल उपकरणों पर एक समान समस्या होती है, क्योंकि सिद्धांत हर जगह समान हैं - प्रत्येक डेवलपर को जो विभिन्न गति और अभिविन्यास सेंसर से निपटना पड़ा है, उन्हें इस पहले से परिचित होना चाहिए।

मैं एक्सीलरोमीटर, जायरोस्कोप और डिजिटल कम्पास सेंसर का उपयोग करके एप्लिकेशन विकसित कर रहा हूं, ठीक चूंकि एपीआई लगभग शुरुआत से ही डेवलपर्स के लिए उपलब्ध हो गया है - सबसे लोकप्रिय iOS कम्पास में से एक के लेखक के रूप में, मुझे एक्सेलेरोमीटर और अन्य सेंसर की सटीकता को कैलिब्रेट करने में समस्याओं का सामना करना पड़ा। कुछ साल पहले।

समस्या को हल करने का तरीका काफी तुच्छ है और पहले से ही अधिकांश अनुप्रयोगों और गेमिंग अनुप्रयोगों में रखा गया है जो गुरुत्वाकर्षण, गति और चुंबकीय क्षेत्र सेंसर का उपयोग एक या दूसरे तरीके से करते हैं - अंशांकन, जिसे कोई भी डेवलपर जो खुद का और अपने उपयोगकर्ताओं का सम्मान करता है, को ध्यान रखना चाहिए। डेवलपर कितना तकनीकी है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आवेदन कितना कठिन है और वह किस कार्य को हल करता है, समाधान का कार्यान्वयन सरल और जटिल दोनों हो सकता है। लेकिन सिद्धांत सभी के लिए समान है।

मैं डेवलपर्स और एप्लिकेशन उपयोगकर्ताओं को यह पता लगाने के लिए आमंत्रित करता हूं कि यह कैसे काम करता है, जहां ये त्रुटियां आती हैं, क्यों आपको एक्सेलेरोमीटर समस्याओं के बारे में बहुत अधिक चिंता नहीं करनी है, और आपको "दोषपूर्ण" डिवाइस को बदलने के लिए स्टोर पर चलने की आवश्यकता क्यों नहीं है - नया डिवाइस बहुत बेहतर होने की संभावना नहीं है, लेकिन समस्याओं के साथ सेंसर की त्रुटियों को अन्य तरीकों से हल किया जाता है।

कैसा था

चार साल से अधिक समय पहले, मुझे एक द्वि-आयामी कम्पास के सामान्य एनालॉग को विकसित करने के कार्य के साथ सामना करना पड़ा था, जिसे आईओएस के साथ बंडल किया गया था, लेकिन संवर्धित वास्तविकता का उपयोग करते हुए एक कम्पास, तीन-आयामी अंतरिक्ष में काम कर रहा है और वास्तविक समय में वीडियो पर लगाए गए आभासी लेबल के संयोजन की उच्च सटीकता के साथ।

किसी वस्तु के आभासी चिह्न को कैमरे से प्राप्त चित्र में उसकी वास्तविक स्थिति से मिलाने के लिए, आपको मोबाइल डिवाइस में उपलब्ध सभी मोशन सेंसर का उपयोग करना होगा।

गुरुत्वाकर्षण सदिश का निर्धारण करने के लिए एक्सेलेरोमीटर की आवश्यकता होती है या, सरल शब्दों में, यह पता लगाने के लिए कि उपकरण का कौन सा हिस्सा नीचे देख रहा है। कार्डिनल बिंदुओं के लिए अभिविन्यास के लिए एक डिजिटल कम्पास सेंसर या मैग्नेटोमीटर की आवश्यकता होती है, यह पता लगाने के लिए कि डिवाइस उत्तर की ओर किस तरफ है। बाद में, एक जाइरोस्कोप दिखाई दिया जो डिवाइस के रोटेशन को निर्धारित करता है और तदनुसार, तीन आयामी अंतरिक्ष में पूर्ण अभिविन्यास की सटीकता में काफी वृद्धि करने की अनुमति देता है।

जैसे-जैसे एप्लिकेशन विकसित हुआ और नए सेंसर का उपयोग करने का अवसर दिखाई दिया, सेंसर में निहित व्यक्तिगत खामियां लगभग तुरंत दिखाई दीं।

जैसा कि सभी उपकरणों में निकला, सेंसर असमान डेटा देते हैं, एक निश्चित त्रुटि के भीतर भिन्न होते हैं, कहीं अधिक विचलन होते हैं, कहीं कम - जबकि कई अलग-अलग गैर-स्पष्ट कारक सेंसर रीडिंग को प्रभावित करते हैं।

उस समय इस क्षेत्र में अनुभव नहीं करने वालों की प्रारंभिक प्रतिक्रिया आईफोन 5 एस में गलत तरीके से स्थापित सेंसर के बारे में लेखों में वर्णित के समान थी, लेकिन मुद्दों के आगे के अध्ययन ने मुझे अपना मन बदल दिया और विकास की उम्मीद किए बिना जारी रखा कि निर्माता कुछ ठीक कर देगा, लेकिन प्रत्येक वांछित सेंसर की सुविधाओं पर विचार करना।

नतीजतन, वास्तविक उपयोग के लिए उपयुक्त एक काफी सटीक उपकरण सटीकता के साथ समस्याओं के साथ एक उच्च तकनीक वाले खिलौने से प्राप्त किया गया था - सबसे महत्वपूर्ण बात, आपको यह जानने की आवश्यकता है कि इसे सही तरीके से कैसे उपयोग किया जाए, जो सीधे प्रत्येक संवेदक की विशेषताओं से होता है, जिसे मैं नीचे विवरण में लिखता हूं।

accelerometer

चूंकि, केवल एक अभिविन्यास में काम करने वाले मानक कम्पास के विपरीत, मेरे आवेदन को किसी भी संभावित व्यक्ति में काम करना चाहिए था, फिर पहले चरण में, जाइरोस्कोप की उपस्थिति से पहले ही, एक्सीलरोमीटर की एक बहुत ही अजीब विशेषता की खोज की गई थी।

यह पता चला है कि इस तथ्य के अलावा कि प्रत्येक डिवाइस में एक्सीलरोमीटर में थोड़ा विचलन होता है, एक ही भौतिक डिवाइस के भीतर यह विचलन अलग-अलग डिवाइस ओरिएंटेशन के लिए अलग होता है - उदाहरण के लिए, सामान्य पोर्ट्रेट ओरिएंटेशन में गुरुत्वाकर्षण के वास्तविक अक्ष से विचलन 1 ° हो सकता है, जबकि , जब 180 ° घुमाया जाता है, तो एक उलटा चित्र 4 ° हो सकता है।

समाधान छह संभावित अभिविन्यासों में से प्रत्येक के लिए अलग से एक्सेलेरोमीटर को अलग करने की क्षमता को जोड़ना था, और जाइरोस्कोप की उपस्थिति ने नए अवसर प्रदान किए - गति संवेदक का अंशांकन, क्रमशः, एक या दूसरे रूप में, प्रत्येक सभ्य अनुप्रयोग में पहले से ही उपलब्ध है जो उनका उपयोग करता है।

गेम डेवलपर्स को इसे थोड़ा आसान बनाना था - खेल में यह एक या दो डिवाइस ओरिएंटेशन का समर्थन करने के लिए पर्याप्त है, लेकिन यह अभी भी असंभव है कि उपयोगकर्ता को गायरो सेंसर का उपयोग करके अंशांकन का उपयोग करने की क्षमता देने की आवश्यकता को भी अनदेखा कर सकता है।

IOS 7 के कंपास में निर्मित "स्तर" में, स्क्रीन को टैप करके कैलिब्रेशन किया जाता है - बस स्क्रीन को टच करें और डिवाइस की वर्तमान स्थिति को संदर्भ या "शून्य" स्थिति माना जाएगा।

कम्पास और जीपीएस / ग्लोनास (हालांकि यह प्रतीत होता है)

जाइरोस्कोप की उपस्थिति से पहले, कार्डिनल बिंदुओं पर क्षैतिज विमान में अभिविन्यास के लिए जिम्मेदार सेंसर डिजिटल कम्पास सेंसर था - सभी सेंसर के बाहरी कारकों के लिए सबसे संवेदनशील और, तदनुसार, सटीकता के साथ सबसे बड़ी समस्या है।

डिवाइस के घूमते ही कम्पास को ड्राइवर स्तर पर लगातार कैलिब्रेट किया जाता है - डिवाइस को जितना अधिक डेटा प्राप्त होगा, परिणाम उतना ही सटीक होगा, लेकिन फिर भी एक त्रुटि होगी।

दुर्भाग्य से कम्पास सटीकता की समस्या का एक पूर्ण समाधान, केवल अंशांकन के साथ लगभग असंभव है। हालांकि यह सटीकता में सुधार करता है। IOS 7 में, ओएस के पिछले संस्करणों की तुलना में बिल्ट-इन कंपास में अधिक गंभीर अंशांकन है। अब अंशांकन स्क्रीन पूरी स्क्रीन को बंद कर देती है जब तक कि उपयोगकर्ता आवश्यक कार्रवाई नहीं करता है। पुराने संस्करणों में, एक छोटा संदेश था जो स्क्रीन को ओवरलैप नहीं करता था।

यहां तक ​​कि कम्पास अंशांकन और निरंतर डेटा फ़िल्टरिंग एक अमानवीय चुंबकीय क्षेत्र की स्थितियों में विशेष रूप से मदद नहीं करेगा - आखिरकार, आमतौर पर कम्पास को कैलिब्रेट करने के बाद, एक व्यक्ति अपनी धुरी पर घूमता है, और डिवाइस के अक्ष के आसपास नहीं, जो जब 90 ° घूमता है तो डिवाइस को लगभग आधा मीटर तक अंतरिक्ष में स्थानांतरित कर देता है, जहां अन्य चुंबकीय स्थितियां।

मजबूत चुंबकीय क्षेत्र, धातु की वस्तुओं, जीवित तारों के पास, मैग्नेटोमीटर रीडिंग विद्युत चुम्बकीय विकिरण के लिए बहुत अधिक संवेदनशीलता के कारण अस्थिर हैं - यह विशेष रूप से कमरे और मशीनों में ध्यान देने योग्य है, जो अधिक से अधिक आधुनिक हैं और सभी प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक भरने के अधिक से अधिक सामान हैं।

इसके अलावा, अगर कम्पास को भौगोलिक उत्तर दिखाने की आवश्यकता होती है, तो जीपीएस और ग्लोनास के साथ स्थान का निर्धारण करने की सटीकता खेल में आती है, क्योंकि निर्देशांक का उपयोग चुंबकीय घोषणा या दिशाओं के बीच अंतर और चुंबकीय और सर्वर ध्रुवों के बीच अंतर को विश्व के एक विशिष्ट बिंदु पर निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

एक चुंबकीय कम्पास सड़क की स्थिति में अच्छी तरह से और सही ढंग से काम करता है जहां कोई चुंबकीय हस्तक्षेप नहीं होता है - लेकिन फिर भी, कम्पास कैलिब्रेशन हर एज़िमथ माप के साथ वांछनीय है।

उत्तरी ध्रुव की दिशा अच्छे जीपीएस सटीकता के साथ सबसे सटीक रूप से निर्धारित की जाती है, आमतौर पर सड़क पर भी।

उदाहरण के लिए जहां सटीकता की आवश्यकता होती है, उसे और बेहतर बनाने के लिए, यदि आपको एक-दूसरे पर वाई-फाई या रेडियो एंटेना को सही ढंग से लक्षित करने या कोई सटीक माप करने की आवश्यकता है, तो आपको पहले से ही आवेदन पक्ष पर गहन समर्थन की आवश्यकता है, जैसा कि नीचे वर्णित है।

जाइरोस्कोप, जिरोकोमपास और कार मोड

एक कमरे में, एक कार में, एक नाव में या किसी अन्य वाहन में, साथ ही जब उच्च सटीकता और अभिविन्यास स्थिरता की आवश्यकता होती है, तो एक पारंपरिक चुंबकीय कम्पास उपयुक्त नहीं है - यात्रा की दिशा में या जाइरोस्कोप में अभिविन्यास की आवश्यकता होती है।

तदनुसार, मेरे आवेदन में मैंने इन दोनों विशेषताओं को लागू किया है - विभिन्न वाहनों में उपयोग के लिए एक "कार" मोड और बाकी सब के लिए "जिरोकोमपास" मोड है।

कार मोड के साथ, सब कुछ सरल है - आंदोलन का एक कोर्स उपयोग किया जाता है, जो केवल जीपीएस और ग्लोनास की सटीकता पर निर्भर करता है, और, तदनुसार, साइकिल, कार, नाव, हवाई जहाज और इतने पर चलते समय दिशा काफी सटीक रूप से निर्धारित की जाती है।

एक gyrocompass के साथ, स्थिति दोनों आसान और कुछ हद तक अधिक जटिल है।

जिरोकोमपास मोड में, आप किसी भी बाहरी लैंडमार्क का उपयोग करके वर्तमान दिशा को ठीक से सेट कर सकते हैं या वर्तमान दिशा को सही कर सकते हैं - सूर्य, चंद्रमा, तारे, भौगोलिक वस्तुएं, पेड़ का काई वाला पक्ष, नक्शे का उपयोग करके या अन्य तरीकों का उपयोग करके खुद को उन्मुख करते हैं।

यह केवल उपयोगकर्ता के लिए किया जाता है। मार्कर को वास्तविक समय में वीडियो पर आरोपित किया जाता है या कम्पास डायल पर ऑब्जेक्ट को इंगित करने वाले तीर को ऑब्जेक्ट की वास्तविक स्थिति या इसके साथ दिशा के साथ जोड़ा जाता है। सभी जटिल गणित सूत्रों की हजारों पंक्तियों के आधार पर आवेदन स्तर पर अदृश्य रहते हैं।

लगभग एक ही कार्रवाई पायलटों या कर्मियों द्वारा की जाती है जो आधुनिक सैन्य विमान, जहाजों की सेवा करते हैं - उड़ान की शुरुआत में और उसके दौरान इनरियल नेविगेशन सिस्टम के जहाजों की जांच और बाद में अंशांकन किया जाता है, जो सेंसर के निर्धारित स्थान से भी सुविधाजनक होता है, जबकि हमारे मोबाइल डिवाइस लगभग निरंतर गति में हैं।

ऐसा लगता है कि एक जाइरोकोमेस कार्डिनल बिंदुओं के लिए कम्पास सटीकता और अभिविन्यास की समस्या का एक आदर्श समाधान है, लेकिन यहां भी नुकसान हैं।

जड़त्वीय नेविगेशन की औद्योगिक और सैन्य प्रणालियों में, मोबाइल उपकरणों में आज जो है, उसके विपरीत, एक संपूर्ण परिसर, सेंसर की एक सरणी का उपयोग अंतरिक्ष में स्थिति को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए किया जाता है, जो आपको रीडिंग में त्रुटियों और त्रुटियों की भरपाई करने की अनुमति देता है।

मोबाइल उपकरणों में, आमतौर पर प्रत्येक सेंसर की केवल एक प्रति मौजूद होती है, जो त्रुटि क्षतिपूर्ति को असंभव बनाती है और त्रुटियों के संचय की ओर ले जाती है।

अधिक समय gyrocompass को कैलिब्रेट करने के क्षण से, या यों कहें, यदि आप तकनीकी दृष्टि से देखते हैं, तो संदर्भ "शून्य" स्थिति का निर्धारण करने के क्षण से, अधिक से अधिक संचित त्रुटि, जो जाइरोस्कोप अभिविन्यास के आवधिक विस्थापन में व्यक्त की जाती है।

नीचे दिया गया वीडियो समस्या का चित्रण करता है।

"Gyrocompass" मोड में कम्पास वीडियो पर फिल्माया गया है। यह बिल्कुल सर्वर से कॉन्फ़िगर किया गया है और एक डिवाइस पर चल रहा है जो टेबल पर स्थिर है। इस तथ्य के बावजूद कि उपकरण समय के साथ स्थिर होता है, एक बदलाव होता है। 00:09 बजे यह 0 ° से 359 ° तक बदलता है। 01:21 पर यह घटकर 358 ° हो जाता है। 03:03 पर हम पहले से ही 357 ° azimuth देखते हैं।



त्रुटियों का संचय सेंसर की असतत प्रकृति के कारण होता है, जो कुछ बिंदुओं पर घटनाओं को याद कर सकता है, जैसे कि, उदाहरण के लिए, ऊपर दिए गए वीडियो में मॉनिटर में बिजली आपूर्ति प्रशंसकों के सबसे छोटे कंपन और टेबल के बगल में स्थित कंप्यूटर गायरोस्कोप रीडिंग को प्रभावित करते हैं। सेंसर, निश्चित रूप से, समय के साथ प्रगति करते हैं, उच्च रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करते हैं, लेकिन डेटा की असुविधा बनी रहती है। तदनुसार, दिल की धड़कन और नाड़ी के रूप में ऐसी तुच्छ चीजें रीडिंग को प्रभावित कर सकती हैं।

इस तरह के सेंसर के सूक्ष्म तंत्र भी ऐसे गैर-स्पष्ट कारकों से प्रभावित होते हैं जैसे परिवेश का तापमान - हालांकि तापमान सामान्य डेवलपर्स के लिए उपलब्ध नहीं है, यह ओएस चालकों के स्तर पर सेंसर डेटा को सही करने के लिए ध्यान में रखा जाता है।

इस मामले में, गायरो अभिविन्यास कम्पास सेंसर की तुलना में बहुत अधिक सटीक है - जब 180 ° मुड़ते हैं, तो सेंसर रिपोर्ट करता है कि रोटेशन समान 180 ° था, न कि 150 °, उदाहरण के लिए, कम्पास हस्तक्षेप के तहत कह सकते हैं।

यह ध्यान में रखने योग्य है कि जाइरो में ऐसी सुविधा है और उपकरण को उपकरण के रूप में उपयोग करते समय या अपने स्वयं के अनुप्रयोगों और गेम को विकसित करते समय इसे ध्यान में रखें।

लेकिन नए M7 मोशन कोप्रोसेसर के बारे में क्या?

एम 7 की घोषणा के साथ, मैं उम्मीद कर रहा था कि मोबाइल डिवाइस बड़े जड़त्वीय नेविगेशन सिस्टम के करीब हो जाएंगे, लेकिन, दुर्भाग्य से, यह नया कोप्रोसेसर थोड़ा अलग काम करता है।

सबसे पहले, M7 को जीपीएस और अन्य सेंसर का उपयोग करते समय बैटरी की खपत को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस तथ्य के कारण उपग्रहों से डेटा की गणना पर कम समय खर्च किया जाता है कि यह गणना आवेदन शुरू होने पर खरोंच से शुरू नहीं होती है। इसके अतिरिक्त, अन्य सेंसर से डेटा पृष्ठभूमि में एकत्र किया जाता है, यहां तक ​​कि जब एप्लिकेशन चल नहीं रहा होता है, जो बैटरी की खपत को कम करने में भी मदद करता है।

उदाहरण के लिए, ऊपर के गायरोस्कोप में त्रुटि के संचय के साथ स्थिति को दर्शाने वाले वीडियो में, gyrocompass मोड में कम्पास नए iPhone 5S पर पहले से ही M7 का उपयोग करके काम करता है।

क्या मैं मोबाइल उपकरणों पर भरोसा कर सकता हूं?

इसका उत्तर हां है, उपयोग किए गए सेंसर की विशेषताओं को जानना और विचार करना।

डेवलपर्स अपने निष्कर्ष खुद ही निकालेंगे।

उन उपयोगकर्ताओं के लिए जो अंत तक पढ़ने में रुचि रखते थे, मैं खुद को कुछ सलाह देने की अनुमति देता हूं।

डिवाइस को बदलना विशेष रूप से आवश्यक नहीं है। यह बेहतर नहीं हो सकता है। और किसने कहा कि इस्तेमाल की गई मेज की सतह गुरुत्वाकर्षण सदिश के लिए सख्ती से लंबवत है?

स्पर्शक नियंत्रण वाले खेलों में, यदि एक्सेलेरोमीटर या जाइरोस्कोप की त्रुटि स्पष्ट रूप से ध्यान देने योग्य है, तो सेटिंग्स में या अंशांकन मेनू के विराम मोड में देखें।

सभी प्रासंगिक अनुप्रयोगों में जो "स्तर" टूल को लागू करते हैं, एक "शून्य" स्थिति निर्दिष्ट करने वाला अंशांकन होना चाहिए - स्वाभाविक रूप से, यह अंतर्निहित एप्लिकेशन में भी है।

चुंबकीय कम्पास केवल प्रकृति में लंबी पैदल यात्रा करते समय अच्छी तरह से काम करता है। आपको डिवाइस से असंभव को पूरा करने की उम्मीद नहीं करनी चाहिए, कंप्यूटर, स्पीकर, हीटिंग बैटरी या किसी भी वाहन में दिशा का सटीक निर्धारण करने की कोशिश कर रहा है। इस एप्लिकेशन के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए और उन मोड का उपयोग करें जो कार्य के लिए सबसे उपयुक्त हैं।

चुंबकीय कंपास का उपयोग करते समय, याद रखें कि रीडिंग अंशांकन के तुरंत बाद ही प्रासंगिक हैं, जब तक कि डिवाइस को किसी भी महत्वपूर्ण दूरी पर नहीं ले जाया गया है - रीढ़ की धुरी के साथ 90 ° के रोटेशन के लिए पहले से ही पुन: अंशांकन की आवश्यकता हो सकती है।

"स्तर" या "जिरोक्मपास" जैसे अनुप्रयोगों का उपयोग करते समय, याद रखें कि सेंसर रीडिंग लगभग एक से दो मिनट के लिए प्रासंगिक है, जो माप लेने के लिए पर्याप्त है - त्रुटियों के संचय से बचने के लिए, माप की सटीकता बढ़ाने के लिए प्रत्येक माप से पहले अंशांकन दोहराएं।

पीएस ओवचायत टिप्पणियों में सवाल करते हैं।