借助新应用智能设备可以在水下使用GPS

即使对于水肺潜水和浮潜爱好者来说，跳入开放水域也可能会感到混乱。潜水员经常在能见度有限的情况下游泳，这可能会给在紧急情况下试图寻找彼此的团队带来安全隐患。然而，尽管许多人戴着智能手表潜水，设计深度超过100英尺，但如何在水下准确定位移动设备却让研究人员感到困惑。

现在，华盛顿大学的一个团队开发了第一个用于智能设备的水下3D定位应用程序。当至少三名潜水员彼此距离在约98英尺(30米)以内时，他们设备的现有扬声器和麦克风会相互接触，并且应用程序会跟踪每个用户相对于领导者的位置。

如果每个潜水员与另一名潜水员的距离在98英尺以内，则此范围可以随着更多潜水员而扩大。该团队将于9月在纽约举行的SIGCOMM2023会议上展示其研究结果。

“如今的移动设备几乎可以在地球上的任何地方工作。你可以在森林里或在飞机上，仍然可以连接到互联网，”主要作者、华盛顿大学保罗·G·艾伦计算机科学与工程学院博士生陈拓超说。。“但是我们还没有让移动设备工作的地方是水下。这是最后的前沿。”

在水面上，GPS依靠庞大的卫星网络来定位具有无线电信号的移动设备。在水下，这些信号很快就会消失。然而，声音在水中传播的速度比在空气中更快、更远。以前的水下定位系统依赖于战略性放置的浮标，但这些系统价格昂贵且部署起来很麻烦，导致许多潜水员无法使用。

华盛顿大学团队发现这样的浮标是没有必要的。借助该应用程序，如果潜水领队至少有一名其他潜水员可见，该小组的设备可以通过麦克风和扬声器向彼此发送声音信号，并使用时间戳来估计每位潜水员的距离。根据这些距离，应用程序可以估计团队的编队和每个潜水员的位置。如果设备还可以跟踪深度，就像AppleWatchUltra或GarminDescent等运动监视器那样，那么系统就可以以3D方式定位潜水员。

该应用程序需要网络中至少三台设备才能运行，并且随着添加更多设备，其准确性会提高。当在当地湖泊和水池中使用四到五台设备进行测试时，该应用程序估计的位置平均误差约为5英尺(1.6米)，足够近，足以让潜水员在大多数环境中看到彼此。为了获得实际的GPS坐标，领导者需要无线连接到船上具有GPS功能的水面设备，而不是跟踪相对于潜水领导者的位置。

这项研究建立在AquaApp实验室之前的一项突破之上，该实验室允许潜水员在水下互相发送消息。

“这个和AquaApp可以一起使用，”作者、艾伦学院的威斯康星大学博士生JustinChan说。“例如，如果潜水领队发现有人走错路，领队可以发出警报：‘嘿，你超出了范围。你需要回来。’”或者，如果潜水员的氧气耗尽，即使在浑浊的水中，SOS也可以让团队快速找到该人。”