두 물체 사이의 단거리 거리 결정 옵션

나는 프로젝트 아이디어를 염두에두고 있지만 두 사람 사이의 거리를 계산해야합니다. 나는 블루투스, RFID 및 NFC를 보았지만 (이것에 대해 확실하지 않음) 아무도 필요한 정확도를 제공하는 것으로 보이지 않습니다 (최고의 초보자 이므로이 문제를 해결하는 것을 환영합니다).

블루투스 : 누군가가 범위 내에 있거나 범위 내에 있지 않다는 것을 감지 할 수있을 것 같습니다. 그 범위는 내가하고 싶은 일 (~ 30 피트가 일반적입니까?)에 잘 작동하지만 5 피트 간격으로 해당 범위 내의 거리를 이상적으로 지정할 수 있습니다.

RFID : 매우 짧은 (서브 미터) 거리에서만 작동하는 것 같습니다.

NFC : 확실하지 않음

이러한 옵션 중 하나가 효과가 있습니까? 아니면 다른 옵션이 있습니까? 아니면 GPS가 유일한 경로입니까?

업데이트 : 아이디어는 어린이 안전 "net"입니다. 어린이는 신호를 보내면되는 신호가 있고 수신기는 부모에게 있습니다. 그렇게하면, 아이가 부모로부터 x 이상 떨어져있는 경우 부모에게 알립니다.

이상적으로 부모는 그들이있는 환경에 따라 다른 허용 거리를 설정할 수 있습니다 (붐비는 도시 거리-작은 반경, 공원-큰 반경).

이 아이디어는 특허를 받았으므로 상업적인 프로젝트에는 적합하지 않지만 자기장을 사용하여 합리적인 정확도로 한 전자 장치의 위치와 방향을 실제로 측정 할 수 있습니다. 이것이 Polhemus 와 Ascension 트래커의 작동 방식입니다. VR 동작 추적 및 수술 중 수술기구의 위치 추적을 위해 수술에 사용됩니다.

기본 개념은 하나의 코일 세트와 다른 수신 코일을 갖는 것입니다. 송신기 코일은 오디오 주파수 교번 자기장을 방출 한 다음, 수신기 코일은 3 개의 수신기 코일에서 필드의 진폭을 측정한다.

이러한 계산을 수행하기 위해 온라인으로 사용할 수 있는 코드가 있습니다. 그 사람의 프로젝트 페이지를 볼 수도 있습니다 : OpenIGTLink를 사용하는 오픈 소스 전자기 추적기 .

이것은 상당히 복잡하고 원하는 것보다 훨씬 많은 정보를 제공하기 때문에 찾고있는 시스템이 아닐 수도 있습니다. 그러나 더 간단한 알고리즘을 사용하여 거리를 확보 할 수 있습니다.

Sixense라는 회사 는 6DOF 센서가 내장 된 게임 컨트롤러 를 만듭니다 . 그래도이 기술을 프로젝트에 통합하는 것이 얼마나 쉬운 지 모르겠습니다.

최신 정보:

응용 프로그램이 무엇인지 알았으므로 비슷한 응용 프로그램을 생각하고 있습니다. 내 제안은 이것입니다 :

세 개의 직교 코일 방식을 사용하십시오. 엄마와 아이 모두 코일 세트를 가지고 있습니다. 아이는 송신기가 될 것입니다. 몇 초마다 자식 모듈은 각 코일에서 음향 주파수 자기장을 차례로 전송합니다. 마더 모듈은 코일에 유도 된 전압의 진폭을 측정합니다. 진폭이 너무 낮거나 몇 초 이상 신호가 들리지 않으면 알람이 울립니다.

이 응용 프로그램을 Bluetooth와 함께 사용하는 것이 좋습니다. 시장은 기술보다 더 큰 원동력입니다. 설명해주세요 :

• BT는 저렴하고 구현하기 쉬울 것입니다.
• 어린이의 움직임이 무선 성능에 영향을 미치지 않기 때문에 다른 모든 것 (사운드, 조명 등)보다이 앱에서 무선이 더 좋습니다.
• 모든 휴대 전화에는 BT가 포함되어 있으므로 부모가 휴대해야하는 보조 기기를 제거하면 휴대 전화의 앱이 아직 생각하지 못한 방식으로 더 많은 가치를 창출 할 수 있지만 그 자리에 있습니다.

기술적 구현 측면에서 :

• 나는 제어 가능한 출력 전력으로 BT 장치를 만들 것입니다. SPP 또는 이와 유사한 것을 사용하여 원하는 출력 전력을 프로그래밍하고 거리를 약간 제어 할 수 있습니다.

• 실내 및 실외 성능은 많이 다르지만 휴대 전화를 사용하여 실내에 있는지 (GPS를 사용하거나 부족한지) 확인하고 필요한 조정을 수행 할 수 있습니다.

이 작업을 100 % (일부 경우는 잘 작동하지 않더라도) 작동시키기 위해 많은 실험을해야하지만 내 직감은 충분할 것입니다.

TI는 8 비트 uC로 BTLE (BT low energy)를 지원하는 IC (CC240 또는 이와 유사한 TI 사이트를 참조하십시오)를 가지고 있습니다. 좋은 프로그래밍과 적절한 하드웨어 디자인을 사용하면 10 달러 미만의 키 b (뱅크가 사용하는 것)의 크기를 만들 수 있습니다. (BT는 지원하지 않지만 BTLE은 USB를 통해 충전되며 일주일 동안 작동하는 배터리가 있습니다.

본인의 응용 분야는 모르지만 단거리를 정확하게 측정 할 수있는 장치는 Maxbotics LV-MaxSonar-EZ 장치 제품군과 같은 음향 범위 측정기입니다. 디지털 및 아날로그 출력을 모두 제공하며 1 인치 정도까지 분해 할 수 있습니다. 그러나 한 사람 또는 두 사람 모두 장치를 가지고 있어야합니다.

좋은 생각이야 실제로 나는 그것이 25 년 전에 처음 들렸다 고 생각합니다. :-) 아마도 그것은 전에 존재했을 것입니다.

매우 광범위하게 거리 측정에 대한 두 가지 접근 방식을 생각할 수 있습니다 (삼각 측량 무시). 속도 또는 전력 강하를 측정하여 트립 시간 및 거리 유도 및 소스 전력을 알고 거리를 도출합니다. 사람들은 측정 장치의 여러 가지 화신에 빛, 소리 (가청 및 초음파) 및 RF를 사용했습니다.

낙담하고 싶지는 않지만 몇 가지 복잡한 원인을 지적하겠습니다.

• 간섭-많은 사람들이 장치를 사용하는 경우 같은 영역에있을 때 발생하는 상황으로 장치가 서로 간섭하지 않아야합니다.
• 시선-군중, 실내, 슈퍼마켓 진열대 등 시선이 없을 때 발생하는 일. 거리 측정은 매우 복잡 할 수 있습니다. 위성 신호가없는 상황에서도 GPS가 작동하지 않습니다.
• 규제 문제.

전화기와 같은 다른 장치 위에 구축하면 이러한 문제 중 일부가 해결되었을 것입니다. 전화 이외의 완벽한 상용 솔루션을 생각할 수 없습니다.

그렇지 않으면 기술 선택은 가격 목표, 제조량, 원하는 정확도 및 기타 사양에 따라 다르므로 일반적인 대답을하기가 어렵습니다. 내 첫 번째 생각은 RF 사용 및 왕복 시간 측정을 살펴 보는 것입니다. 아마도 레이저 거리 측정기 및 / 또는 무선 핸드셋의 일부 구성 요소를 재사용 할 수 있습니다. 어려움은 빛의 속도를 다루기 때문에 꽤 좋은 타이밍이 필요하다는 것입니다.

비슷한 응용 프로그램의 한계 삼각 측량을 고려하고 있습니다. 빔 포밍 에 대한 석사 논문 을 작성 했는데, 이는 고정 된 센서 배열로 방향을 결정하는 데 사용되는 방법입니다. 나는 자동차 엔진과 같은 연속적인 소리를 찾기 위해 방향 찾기로 일하고 있었지만 아마도이 경우에는 필요하지 않을 것입니다. 빔 포밍은 단순히 노드의 다른 센서에서 도달 시간의 차이를 측정하여 임펄스 신호와 매우 잘 작동합니다. 센서의 공간 구성을 알면 원점 방향을 계산할 수 있습니다. 주어진 노드에 대한 모든 센서가 단일 평면에 있지 않은지 확인하고 3D 소스 방향을 얻을 수도 있습니다. 알려진 위치에 여러 개의 분리 된 센서 노드가있는 경우 소스 위치의 삼각 측량은 간단합니다. 그만큼시스템 은 저격수의 위치를 ​​결정하는 데 매우 효과적입니다. 따라서 자녀가 사전 정렬 된 센서 필드에서 저격 총을 발사하면 문제가 해결됩니다! 비록 다른 문제가 생길 수 있다고 보장하지는 않습니다.

한계는 단일 노드가 원점을 기준으로 소스의 방향 만 계산할 수 있다는 것입니다. 그러나 각 노드에는 여러 개의 센서가 있으므로 노드의 각 센서를 원점으로 사용하여 계산을 반복 할 수 있습니다 . 4 개의 센서, 4 개의 방향. 완벽한 세상에서, 그것은 3 공간에서 위치를 삼각 측량하기에 충분한 정보 이상입니다. 자주 고유 한 임펄스 신호를 방출하는 장치를 자녀에게 부착하고 적절한 센서 노드를 설계하면 집에 없어야합니다.

그러나 당신은 재미있는 부분으로 들어갑니다. 어떤 종류의 신호? 센서 노드는 어떻게 생겼습니까? EM 방사선을 신호로 사용하는 경우 신호 도달 타이밍이 매우 정확하거나 센서 간격이 매우 넓거나 둘 다 있어야합니다. 휴대용을 원하기 때문에 아마도 실용적이지 않을 것입니다. 도착 시간의 차이는 0.5 나노초 미만입니다! 나는 소리를 고려할 것입니다. 그렇게하면 도착 시간을 훨씬 쉽게 지정할 수 있습니다. 어린이에게 초음파 펄스를 방출하는 장치 (예 : 매초 10 uS 100 kHz 펄스)를 휴대하게하십시오. 인간이없고 동물 대부분이들을 수 없을 정도로 높습니다. 하이 패스 필터가있는 마이크 어레이를 적절한 마이크로 프로세서 또는 FPGA에 연결하여 빔 포밍 및 삼각 분할 계산을 실행합니다.

이제이 모든 것이 이론적으로 작동합니다. 실제로, 음속, 샘플링 속도 등의 로컬 편차로 인해 오류가 발생합니다. 얼마나 많은 오류, 나는 계산하기 위해 앉지 않았습니다. 그러나 나는 이것이 이런 종류의 일이 얼마나 잘 작동 할 수 있는지에 대한 한계를 밀고 있다고 생각합니다. 그러나 특허가없는 매우 저렴하고 EM 스펙트럼 라이센스 관련 문제를 피할 수 있습니다.

오디오 스펙트럼 라이센스가 있는지 확실하지 않습니다 ...

응용 프로그램은 다음과 같은 제조업체에서 만든 초 광대역 (UWB) 범위의 시스템에 이상적으로 적합합니다.

• 술
• 데카 웨이브

두 제조업체 모두 평가 키트를 판매합니다. 또한 일부 내장형 안테나를 사용하여 칩보다 제품에 쉽게 통합 할 수 있지만 더 많은 비용이 드는 모듈을 판매합니다.

이러한 시스템은 "인터로 게이터"와 "태그"사이의 펄스 무선 신호의 비행 시간을 측정하여 작동합니다 (각 제조업체는 다른 용어를 사용합니다). 수신 된 신호의 전력을 사용하는 것 (일반적으로 Wifi 또는 Bluetooth 기반의 모든 범위 솔루션)보다 더 정확하고 신뢰할 수 있습니다. 근거리에서 정확도는 약 센티미터 일 수 있으며 장거리에서는 감소합니다. 범위는 20-70m, 특히 야외 공원과 같은 "쉬운"설정에서 가능합니다.

모든 RF 시스템과 마찬가지로, 모든 트레이드 오프, 기술이 있다는 사실이다 수 있습니다 매우 높은 정확성에 도달하거나 장거리 그것이 의미하지 않는 것입니다 작은 전력 예산 및 / 또는 차선의 소형 안테나.

GPS는 옵션이지만 안테나가 하늘을 잘 볼 수없는 경우 (예 : 가방의 바닥, 위에 물건이 있거나 닫힌 손에 들고있을 때) 정확도가 떨어질 수 있습니다. 일부 초소형 저전력 GPS 모듈은 시중에서 구할 수 있으므로 한 기술 또는 다른 기술을 사용하기 전에 비교 평가를 수행해야합니다.