2/2014

Olet tässä - sijaintisi tarkentuu tilastomatematiikalla

Robert Piche

 

TTY:ssä toimii useita paikannuksen tutkimusryhmiä, ja se on alan vahvin pelaaja Suomessa. Robert Piché kehittää matemaatikkoryhmänsä kanssa muun muassa wlan-paikannusta.

 

Robert Piché tutkijoineen kehittää paikan ilmaisevia algoritmeja entistä tarkemmiksi. Hän kuitenkin muistuttaa, että hyvä algoritmi on myös energiapihi, eikä se rasita liikaa dataliikennettä.

Henkilökohtainen navigointi ja paikannus ovat siirtymässä myös sisätiloihin, mutta ulkona käyttökelpoiset satelliittisignaalit soveltuvat huonosti sisäpaikannukseen. Rakennuksissa paikkatieto pitää siis selvittää muilla menetelmillä. Menetelmiä tarvitaan useita, sillä käyttökelpoista tietoa saa vasta yhdistämällä dataa eri mittauslähteistä.

– Me hyödynnämme paikkatiedon laskemiseen erityisesti wlan- ja muiden langattomien verkkojen signaaleja. Lisäksi olemme tutkineet magneettikentän ja videokuvan käyttöä. Niiden avulla selviää liikkeen suunta. Kiihtyvyysanturit kertovat liikkeen nopeudesta ja ilmanpaine sopii kerroksen tunnistamiseen. Rakennusten pohjakarttojen avulla taas pystytään rajaamaan esimerkiksi kulkureitti huoneesta toiseen oven kautta, kuvaa matematiikan professori Robert Piché.

Tietojen yhdistäminen on ratkaisu myös rajoitteisiin, joita kullakin menetelmällä on. Esimerkiksi rakennusten teräspalkit aiheuttavat magneettisia häiriöitä ja ilmastointi ilmanpaineen vaihtelua.

Algoritmeista sovelluksiksi

KUKA: Robert Piché, 57

  • Syntynyt Kanadan Quebecissä.
  • Opiskellut Waterloon yliopistossa, josta väitteli tohtoriksi (Civil Engineering) 1986.
  • Työskenteli kaksi vuotta Montrealin yliopistossa. TTY:n matematiikan laitokselle 1988, sieltä systeemitekniikan laitokselle 2013. Professorin virassa vuodesta 2004.
  • Tutkimuskohde oli alun perin säätötekniikkaan liittyvät matemaattiset algoritmit. Paikannusalgoritmien tutkimus alkoi 2000-luvun alussa. Viime vuosina Piché on perehtynyt erityisesti tilastomatematiikan ja todennäköisyysteorian soveltamiseen.
  • Harrastukset: Puhallinmusiikki. Piché on soittanut pitkään huilua ja klarinettia, viime aikoina riittävän haasteen on tarjonnut trumpetti. Soittaa mielellään muun muassa irlantilaista ja suomalaista kansanmusiikkia.
 

Laboratorio-olosuhteissa päästiin 5–10 metrin sisäpaikannustarkkuuteen yli kymmenen vuotta sitten.

– Meillä testiympäristönä on TTY:n kampuksen tilat ja tietoliikenneverkot. Kehittämämme algoritmit laskevat paikkatiedon muutaman metrin tarkkuudella toimistotiloissa, jotka on jaettu suhteellisen pieniin huoneisiin ja joissa on tiheä langaton verkko.

– Jos tietoliikenneverkon sijasta käytettäisiin paikannusta varten optimoitua verkkoa, puhuttaisiin jo senttimetreistä, mutta erillisen infrastruktuurin asentaminen lisäisi myös kustannuksia.

Pichén mukaan suurissa, avoimissa tiloissa, kuten lentokentillä ja ostoskeskuksissa, uusien algoritmien suorituskykyä on syytä vielä testata. Ja erikseen pitää mallintaa esimerkiksi liukuportaiden kaltaiset erityiskohteet, joita yliopiston kampuksella ei ole.

TTY:llä kehitettyjä algoritmeja hyödyntävät teollisuuskumppanit omassa sovelluskehityksessään.

– Yhteistyömme Nokia Oyj:n kanssa on kestänyt yli kymmenen vuotta. Monet ratkaisumme ovat löytäneet tiensä Nokian puhelin- ja karttatuotteisiin, ja yritys on patentoinut niitä pari tusinaa. Yhteistyö HERE-karttapalvelun kehittämiseksi jatkuu edelleen.

Tilastomatematiikkaa ja todennäköisyyslaskentaa

Syntyperältään kanadalainen Robert Piché on tutkinut ja opettanut TTY:llä vuodesta 1988 lähtien. Tuolloin hänen tutkimuskohteenaan olivat säätötekniikkaan liittyvät matemaattiset algoritmit. Kiinnostus paikannustutkimukseen alkoi yhdestä hänen ohjaamastaan diplomityöstä 2000-luvun alussa. Pichén uusi tutkimusalue johti hänet perehtymään aiempaa syvemmin myös tilastomatematiikkaan ja todennäköisyysteoriaan.

– Tilastollisten menetelmien avulla pystytään paremmin hallitsemaan mallin ja reaalimaailman välistä epävarmuutta, joka voi olla peräisin esimerkiksi mittausdatan virheestä. Toisaalta esimerkiksi todennäköisyyslaskenta vaatii soveltajaltaan erityistä matemaattista tarkkuutta, sillä se on ala, jossa ihmisen intuitio voi helposti johtaa harhaan.

Algoritmin laatu on muutakin kuin tarkkuutta

Paikkaperusteisten palvelujen yleistyminen edellyttää, että sijaintitieto pystytään sisätiloissa laskemaan nykyistä tarkemmin ja luotettavammin.

– On kuitenkin harhaanjohtavaa puhua pelkästä tarkkuudesta. Massamarkkinoille tarkoitetuissa ratkaisuissa oleellista on myös esimerkiksi niiden energiankulutus ja se, kuinka paljon ne rasittavat verkon dataliikennettä, Piché muistuttaa.

Teksti: Kati Vastamäki
Kuva: Petri Laitinen

 
Kerro kaverille
Ei päivää ilman big dataa
Ei päivää ilman big dataa
2/2014
Ei päivää ilman big dataa
Kyberhyökkääjien jäljillä
Kyberhyökkääjien jäljillä
2/2014
Kyberhyökkääjien jäljillä
Keltainen laser mullistaa lääketieteen ja spektroskopian
Keltainen laser mullistaa lääketieteen ja spektroskopian
2/2014
Keltainen laser mullistaa lääketieteen ja spektroskopian
Kampusareenasta rakentuu yhteisöllinen loft
Kampusareenasta rakentuu yhteisöllinen loft
2/2014
Kampusareenasta rakentuu yhteisöllinen loft
Älykäs asema syntyy kaupungin ytimeen
Älykäs asema syntyy kaupungin ytimeen
2/2014
Älykäs asema syntyy kaupungin ytimeen
TTY:n laatujärjestelmä sai parhaimman arvosanan
TTY:n laatujärjestelmä sai parhaimman arvosanan
2/2014
TTY:n laatujärjestelmä sai parhaimman arvosanan
TTY:lle tunnustus tutkijoiden aseman kehittämisestä
TTY:lle tunnustus tutkijoiden aseman kehittämisestä
2/2014
TTY:lle tunnustus tutkijoiden aseman kehittämisestä
Yliopisto ei ole koskaan valmis
Yliopisto ei ole koskaan valmis
2/2014
Yliopisto ei ole koskaan valmis
Miksi kaikkien laitteiden pitää piipittää?
Miksi kaikkien laitteiden pitää piipittää?
2/2014
Miksi kaikkien laitteiden pitää piipittää?
Kuinka luodaan täydellinen visuaalinen kokemus?
Kuinka luodaan täydellinen visuaalinen kokemus?
2/2014
Kuinka luodaan täydellinen visuaalinen kokemus?
Kuluttajatko media- ja viihdeteollisuuden pelastajiksi?
Kuluttajatko media- ja viihdeteollisuuden pelastajiksi?
2/2014
Kuluttajatko media- ja viihdeteollisuuden pelastajiksi?
Guardingo valmiina vahtimaan
Guardingo valmiina vahtimaan
2/2014
Guardingo valmiina vahtimaan
Ennakoivaa analytiikkaa big datalla
Ennakoivaa analytiikkaa big datalla
2/2014
Ennakoivaa analytiikkaa big datalla
Rokkibändi ja robotteja
Rokkibändi ja robotteja
2/2014
Rokkibändi ja robotteja
Research is the key to the future
Research is the key to the future
2/2014
Research is the key to the future

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi