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Uber欲用3D地图标注概率和数学来提高GPS定位准确度

可是对于那些依托两个人的智能手机在迷宫般的钢铁和混凝土森林中找到互相的公司比如Uber来说，GPS地图标注的不精确却是一个无尽的苦楚和波折的源泉。当你试图用智能手机在一个大城市导航时，你可能现已留意到了一个问题，那就是GPS定位一般是十分不精确的。有时这种差错只有几米，可是假如你在一个人口和修建物特别密布的城市，卫星信号就会被高层修建阻挠，这种差错可能会很大。对大多数人来说，这仅仅现代都市生活的一个缩影。可是对于那些依托两个人的智能手机在迷宫般的钢铁和混凝土森林中找到互相的公司比如Uber来说，GPS地图标注的不精确却是一个无尽的苦楚和波折的源泉。就像夜间驶过的船只相同，一个司机可能会停在某处街角找寻叫车的乘客，而那名乘客却在街区的另一侧苦等。这种状况一般会导致乘客撤销叫车效劳，Uber称之为糟蹋的供给，也就是说Uber和司机都会因而少赚一点钱。假如一辆车里有多个乘客时，这个问题就会变得愈加严峻。再想想无人驾驶轿车在城市峡谷中漫无意图地游荡，失望地寻觅那些GPS坐标不可靠的乘客，那会是一种多么令人沮丧的情景？
可是，Uber的两位工程师或许会处理这种紊乱找到了一个处理方案。安德鲁-艾里什（Andrew Irish）和丹尼-艾兰德（Danny Iland）都是加州大学圣芭芭拉分校的博士生，Uber在2016年收购了他们兴办的影子地图（Shadow Maps）初创公司。从那时开端，他们一向致力于将他们的技能集成到Uber的运用中，他们最近在全球15个城市开端测验。从前期的测验结果来看，他们让GPS定位的精确度进步了一倍。
艾兰德恶作剧说：当有人问我在做什么时，我经常说我的作业就是移动蓝点。这一点很重要，由于当我坐在坐落曼哈顿下城的The Verge作业楼的14层作业室里翻开Uber的运用程序时，我看到显现我地点方位的蓝点在离我200英尺远的酒店外徜徉。艾里什和艾兰德正在做的作业就是将这个蓝点移动到大街对面，这样当Uber司机来找我时，就能尽可能精确一些。
GPS全球定位系统项目于20世纪70年代初发动，意图是为了打破曾经的导航系统的约束。它开端是为像飞机相同飞翔的东西而规划的。所以其中有一个中心假定是一切的卫星都有直线视野，这意味着信号总是以直线的办法跋涉。可是现在，由于智能手机的遍及和Uber等基于方位的效劳的鼓起，这些假定改变了。
一起，卫星的作用也从追寻飞机变成了追寻行走在密布城市里的个人所带着的智能手机。这些卫星不只失去了直线视野优势，它们还不得不与巨大的修建物森林作斗争，这些修建物会像镜子相同反射和歪曲信号。这种现象一般被称作阴影效应，可能会形成100米甚至更大的方位差错，尤其是在纽约和旧金山这样的大都市。这可能会给Uber事务最灵敏的方面形成影响。
艾兰德说：所以这明显给咱们提出了问题，由于咱们可能会以为司机在不同的道路上而不是他们实际地点的道路上行进，这可能会导致司机无法在预计抵达时刻找到乘客，继而形成订单撤销。
为了处理这个问题，艾兰德和艾里什运用了一个被称为关闭建模的进程。在这个进程中，Uber的算法能够看到城市的完好三维渲染，并对乘客地点的方位做一个概率估量，乘客能够看到哪些卫星，哪些是看不到的。在美国的GPS卫星群中，大约有30颗卫星，俄罗斯还有一个GLOMASS卫星群，我国和欧洲也在发动自己的GPS卫星群。运用从卫星上取得的公共数据，Uber就能够运用一个消除进程来取得更精确的方位信息。
艾兰德说：假定你地点的方位只有3颗卫星，假如我能够看到卫星C和卫星D的信号强度很高，可是看不到卫星B，那么我可能就在大街的左面，由于卫星B的信号被修建物挡住了。假如我能看到卫星B和卫星C的信号，但看不到卫星D，那么我可能就在大街的右边。所以咱们运用卫星可见性信息作为算法的一部分，而不是将一切的卫星都当作定位线。
他弥补说：这基本上就是负面信息。除了你所看到的以外，你还能够依据你看不到的东西做出假定。
艾里什和艾兰德运用射线追寻技能，在这种状况下，卫星信号依照不同的强度等级被标以不同的色彩，这样就能够更好地阐明乘客可能在的方位和消除搅扰。可是有一个令人困惑的效果，那就是多径衰落，即卫星信号从与互相穿插的修建物中反弹，强化某些信号，而这些信号在其他状况下是看不到的。这可能会使影子地图的算法复杂化，并对司机和乘客地点的最有可能的方位得出过错的结论。
艾里什说：所以，假如你在网格上进行射线追寻，你会依据他们对卫星信号强度和三维修建模型的认同程度，在网格上对这些方位进行评分，这样就能够消除咱们之前所描述的这些搅扰噪音的影响。每次概率核算都需求20到100毫秒，每4秒就能够对乘客可能地点的方位进行一次核算，对司机地点方位的核算愈加频频。艾兰德弥补说：你仅仅想要有一个更严厉的估量，来阐明轿车行进的速度有多快。
之后，咱们去曼哈顿的西侧漫步，让他们持续介绍Uber的运用程序在寻觅咱们的GPS定位时体现得有多好。坐在Uber纽约作业室的会议室里，我的脑子里充满着各种技能术语，可是走出作业室，站在空气新鲜的野外大街上，更简单看清影子地图团队的批改尽力是怎么发明一个不同的国际。咱们在一个公园的周围漫步，那里有开阔的天空视野，所以GPS定位十分精准。咱们拐到一条大街上，咱们只能看到更窄的天空，突然标明咱们地点方位的蓝点跳到了街区的另一边。艾兰德说：咱们地点的实际方位与蓝点或多或少是同步的。
影子地图并不是处理GPS精确性问题的仅有办法。保罗-格罗夫斯（Paul Groves）是伦敦大学学院的副教授，在空间测地和导航实验室专门研讨定位和导航技能。他赞扬了影子地图团队为更多的人改进了GPS定位性能，但他并不以为他们的作业堪称完美。
格罗夫斯说：他们的办法并不共同。它部分建立在咱们在揭露文献上宣布的研讨成果的根底之上。还有一些其他的研讨人员也在研讨相似的办法。咱们现在有一个在Android智能手机上实时运转的演示系统，可是仅限于伦敦市中心。
格罗夫斯说，其中很大一部分归结于办法论中的一种偏好。他说：运用这些办法的人越多，我的主意就越好。它能够给你更好的体现。假如人们真的在运用咱们的研讨成果，而不是脱离和忘记它们，那么咱们就为国际做出了奉献，而不只仅是糟蹋纸张。
艾里什和艾兰德以及他们的团队在一年前就开端致力于将关闭建模整合到Uber的运用程序中。2018年2月，他们开端在Uber运营的15个城市测验批改算法。不过，在Uber将其东南亚事务出售给竞争对手Grab后，该区域的一些城市的试点项目就中止了。前期测验结果显现，GPS定位的精确度进步了一倍，每月撤销的订单量减少了几千个。他们现在正在等待公司将他们的项目推行到全球。
进步GPS定位的精确性与或多或少地答应Uber追寻你的方位没什么联系。上一年，该公司在其运用程序中推出了一项新功用，答应它在乘客下车后持续盯梢乘客长达5分钟的时刻，这项功用由于侵犯了客户隐私而遭到广泛的批判。与此相反，艾里什和艾兰德说，他们仅仅运用卫星上的揭露数据来让整个打车体会变得愈加完美。
艾兰德说：你不需求手动输入你的地址，你不需求做任何事情，咱们就能精确地预测你的地址。这让打车变成了一种更奇特的体会。当你翻开运用程序时，咱们现已知道你精确的地址了，你所要做的就是点击恳求。

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