Опції для визначення відстані між двома об'єктами на невеликій відстані

Я маю на увазі ідею проекту, але вона включає розрахунок відстані між двома людьми. Я переглянув Bluetooth, RFID та NFC (не впевнений у цьому), але, здається, ніхто не пропонує точності, яка мені знадобиться (я в кращому випадку новачок, тому бажаю, щоб це виправили).

Bluetooth: здається, зможе виявити лише те, що хтось перебуває в зоні дії чи не в зоні дії. І хоча цей діапазон працює добре для того, що я хочу зробити (~ 30 футів - це звичайно?), В ідеалі я б міг вказати відстані в межах цього діапазону через 5 футових інтервалів.

RFID: здається, працює лише з дуже короткими (субметровими) відстанями.

NFC: Не впевнений

Чи працював би один із цих варіантів, чи є інші, які могли б працювати? Або GPS - єдиний маршрут?

ОНОВЛЕННЯ: Ідея - "сітка" для безпеки дітей. У дитини буде на них якийсь маяк, який повинен лише відправити сигнал, і тоді приймач буде на батьківщині. Таким чином, якщо дитина переїхала більше, ніж на відстань x від батька, батьків буде повідомлено про це.

В ідеалі батько міг би встановити різну допустиму відстань залежно від середовища, в якому вони були (переповнена міська вулиця - малий радіус, парк - великий радіус).

Ця ідея може бути запатентована, тому вона може бути непридатною для комерційного проекту, але ви можете фактично виміряти положення та орієнтацію одного електронного пристрою відносно іншого, з розумною точністю, використовуючи магнітні поля. Ось як працюють трекери Польгему та Вознесіння . Вони використовуються як у відстеженні руху VR, так і в хірургії для відстеження положення хірургічних інструментів під час операцій.

Основна концепція - мати один набір котушок, що передають, а інший приймають. Котушки передавача випромінюють магнітні поля, що чергуються на звуковій частоті, а котушки приймача вимірюють амплітуду полів у трьох котушках приймача.

В Інтернеті є якийсь код для проведення цих розрахунків. Ви також можете подивитися на сторінку проекту хлопця: Електромагнітні трекери з відкритим кодом за допомогою OpenIGTLink .

Це може бути не зовсім системою, яку ви шукаєте, оскільки вона досить складна і дає вам набагато більше інформації, ніж ви хотіли. Однак може бути використаний більш простий алгоритм, який просто дав вам відстань.

Компанія під назвою Sixense виготовляє ігровий контролер з датчиком 6DOF. Я не знаю, наскільки легко було б інтегрувати цю технологію у свій проект.

Оновлення:

Тепер, коли я знаю, яка у вас заявка, я думав про дуже подібну програму. Моєю пропозицією було б таке:

Використовуйте підхід трьох ортогональних котушок. І мати, і дитина мають набір котушок. Дитина буде передавачем. Кожні кілька секунд дочірній модуль по черзі передаватиме магнітне поле акустичної частоти на кожну котушку. Материнський модуль вимірював амплітуду напруги, індукованої в його котушках. Якщо амплітуда була занадто низькою або якщо сигнал не лунав довше декількох секунд, то спрацює сигнал тривоги.

Ви можете розглянути можливість використання цієї програми за допомогою Bluetooth. Ринок - це більше рушійний фактор, ніж технології. Дозвольте мені пояснити:

• BT буде дешевше і простіше у виконанні
• У цій програмі бездротовий зв'язок краще, ніж у інших (варіації звуку, світла тощо), оскільки рух дитини не вплине на продуктивність бездротового зв'язку, всі інші сприйнятливі до руху дитини
• Всі телефони поставляються з BT, тому ви усунете вторинний пристрій, який повинен мати батько, додаток на телефоні може додати більше цінності способами, про які я ще не думав, але вони є.

З точки зору технічної реалізації:

• Я б створив BT пристрій з керованою вихідною потужністю. Використовуючи SPP або щось подібне, я можу запрограмувати потрібну вихідну потужність і мати деякий контроль над відстані.

• Продуктивність у приміщенні та на відкритому повітрі значно відрізнятиметься, але ви можете користуватися телефоном, щоб дізнатись, чи перебуваєте ви в приміщенні (використовуєте GPS, а точніше, його немає) та внесіть необхідні настройки.

Вам потрібно зробити багато експериментів, щоб зробити цю роботу на 100% (навіть ніж у деяких випадках вона не спрацює добре), але, як я вважаю, це буде досить добре.

TI має IC (CC240 або щось подібне, будь ласка, подивіться на сайт TI), який підтримує BT з низькою енергією (BTLE) з 8-бітовим UC. Завдяки хорошому програмуванню та пристойному апаратному дизайну, ви можете зробити цей розмір брелока (той, який використовують банки) менше 10 $. (Він не підтримує BT, але BTLE), заряджається через USB і має батарею, яка працює протягом тижня.

Я не знаю вашої програми, але пристрій, який може точно вимірювати короткі відстані, - це акустичний далекомір, такий як сімейство пристроїв Maxbotics LV-MaxSonar-EZ. Він забезпечує як цифрові, так і аналогові виходи і може вирішувати до одного дюйма або близько того. Однак це вимагатиме, щоб одна чи обидві особи мали пристрій на собі.

Це гарна ідея. Насправді я думаю, що вперше я це почув 25 років тому :-), і це, мабуть, існувало і раніше.

Дуже широко я можу придумати два підходи до вимірювання відстані (між двома точками, тому ігноруючи триангуляцію). Вимірювання часу поїздки та отримання відстані, знаючи швидкість або вимірювання падіння потужності та отримання відстані, знаючи потужність джерела. Люди використовували світло, звук (звуковий та ультразвуковий) та радіочастотний спектр у багатьох різних приладах вимірювальних пристроїв.

Я не хочу вас перешкоджати, але зазначу деякі джерела складності:

• Перешкоди - те, що відбувається, коли багато людей використовують ваш пристрій, знаходяться в одній зоні, прилади не повинні перешкоджати один одному.
• Лінія зору - те, що відбувається, коли немає лінії зору, наприклад, натовпи, в приміщенні, за полицями супермаркетів тощо. Вимірювання відстані може стати досить складним. GPS також не працюватиме в ситуаціях, коли у вас немає супутникового сигналу.
• Нормативні проблеми.

Якщо ви будуєте це на деяких інших пристроях, наприклад, телефонах, деякі з цих проблем були б вирішені для вас. Окрім телефону, я не можу придумати повне рішення, що продається на полиці.

Інакше вибір технології залежить від вашої цінової цілі, обсягу виготовлення, бажаної точності та інших специфікацій, важко дати загальну відповідь. Перша моя думка - подивитися на використання РЧ та вимірювання часу подорожі, можливо, ви можете повторно використовувати деякі компоненти з лазерних далекомірів та / або бездротових телефонів. Складність полягає в тому, що ви маєте справу зі швидкістю світла, тому вам потрібні досить хороші терміни.

Я розглядав триангуляцію меж для подібних застосувань. Я написав магістерську дисертацію з формування балки , що є методом, що використовується для визначення напрямку за допомогою фіксованого масиву датчиків. Я працював з пошуку напрямків для безперервних звуків, як автомобільні двигуни, але це, мабуть, не потрібно в цьому випадку. Формування проміння працює досить добре з імпульсними сигналами, просто вимірюючи різницю часу прибуття на різних датчиках на вузлі. Знаючи просторову конфігурацію датчиків, можна розрахувати напрямок походження. Переконайтесь, що всі ваші датчики для даного вузла не знаходяться в одній площині, і ви навіть можете отримати 3-d напрямок джерела. Якщо у вас кілька відокремлених вузлів датчиків у відомих місцях, триангуляція розташування джерела є тривіальною. TheСистема працює дуже, дуже добре для визначення місця розташування снайперів. Тож якщо ваша дитина стріляє снайперською гвинтівкою за заздалегідь облаштованим полем датчиків, проблема вирішена! Хоча я не даю жодних гарантій щодо інших проблем, які можуть виникнути.

Межа полягає в тому, що будь-який окремий вузол може обчислювати лише напрямок джерела щодо його точки початку. Однак, оскільки кожен вузол має на ньому кілька датчиків, обчислення можна проводити повторно, використовуючи кожен датчик на вузлі як точку початку. Чотири датчика, чотири напрямки. У ідеальному світі цього більш ніж достатньо інформації, щоб тріангулювати місцеположення у трьох просторах. Підключіть до дитини пристрій, який так часто видає унікальний імпульсний сигнал, спроектуйте відповідний сенсорний вузол, і ви повинні бути без дому.

Але потім ти потрапляєш у кумедні частини. Які сигнали? Як виглядає вузол датчика? Якщо ви використовуєте ЕМ-випромінювання в якості сигналу, у вас повинен бути дуже точний час надходження сигналу, або дуже широкий інтервал між датчиками, або те і інше. Оскільки ви хочете портативні, це, мабуть, не практично; різниця у часі прибуття була б менше половини наносекунди! Я б розглядав звук. Набагато простіше час приїзду таким чином. Нехай дитина має пристрій, який час від часу випромінює ультразвуковий імпульс, скажімо, імпульс 10 мкЗ 100 кГц щосекунди. Досить високо, що людина і більшість тварин не зможуть це почути. Ви переносите масив мікрофонів з високочастотними фільтрами, підключений до відповідного мікропроцесора або FPGA для запуску обчислень та триангуляції.

Тепер це все працює в теорії. На практиці локальні коливання швидкості звуку, частоти дискретизації тощо вводять помилки. Скільки помилок, я не сів обчислити. Але я підозрюю, що це підштовхує межі того, наскільки добре ця штука може працювати. Однак це було б дуже дешево, ймовірно, без патенту, і уникало б проблем з ліцензуванням ЕМ-спектру.

Не впевнений, чи існує ліцензія на аудіо спектр ...

Ваша програма виглядає ідеально підходить для ультрашироких діапазонних систем (UWB), що виробляються виробниками, такими як:

• Bespoon
• Декава

Обидва виробники продають комплекти оцінювання. Вони також продають модулі, деякі з вбудованими антенами, які простіше інтегрувати в продукт, ніж їх чіпи (але в кінцевому рахунку коштують дорожче).

Ці системи працюють, вимірюючи час польоту імпульсного радіосигналу між "допитувачем" та "тегом" (кожен виробник використовує різну термінологію). Вони набагато точніші та надійніші за все, що використовує потужність прийнятого сигналу (як правило, всі рішення, що базуються на основі Wi-Fi або Bluetooth). При невеликій відстані точність може становити приблизно сантиметр, зменшуючись при більшій дальності. Дальність може бути 20-70м, спеціально в такій "легкій" обстановці, як парк на відкритому повітрі.

Як і у всіх радіочастотних системах, все є вигідним, і той факт, що технологія може досягти дуже високої точності або великого діапазону, не означає, що це буде мати невеликий бюджет потужності та / або недооптимальну компактну антену.

GPS - це варіант, але точність може бути поганою, коли антена не має гарного виду на небо (наприклад, внизу сумки, з речами над нею або коли вона тримається в закритій руці). Деякі дуже компактні GPS-модулі малої потужності доступні на ринку, ймовірно, ви повинні зробити порівняльну оцінку, перш ніж перейти до тієї чи іншої технології.