Pilihan untuk penentuan jarak jarak pendek antara dua objek

Saya memiliki ide proyek dalam pikiran, tetapi itu melibatkan menghitung jarak antara dua orang. Saya telah melihat ke dalam Bluetooth, RFID, dan NFC (tidak yakin tentang yang satu ini), tetapi tampaknya tidak ada yang menawarkan keakuratan yang saya butuhkan (saya seorang pemula yang terbaik, jadi saya akan senang untuk dikoreksi mengenai hal ini).

Bluetooth: tampaknya hanya dapat mendeteksi bahwa seseorang berada dalam jangkauan atau tidak dalam jangkauan. Dan meskipun rentang itu bekerja dengan baik untuk apa yang ingin saya lakukan (~ 30 kaki adalah umum?), Saya idealnya dapat menentukan jarak dalam kisaran itu dengan interval 5 kaki.

RFID: tampaknya hanya bekerja dengan jarak yang sangat pendek (sub-meter).

NFC: Tidak yakin

Apakah salah satu dari opsi ini berfungsi, atau adakah yang lain yang bisa berfungsi? Atau apakah GPS satu-satunya rute?

UPDATE: Idenya adalah "jaring" keselamatan anak. Seorang anak akan memiliki semacam suar pada mereka yang hanya perlu mengirimkan sinyal, dan kemudian penerima akan berada di induk. Dengan begitu, jika anak bergerak lebih dari x jarak dari orang tua, orang tua akan diberitahu.

Idealnya orang tua akan dapat menetapkan jarak yang diijinkan berbeda tergantung pada lingkungan tempat mereka berada (jalan kota yang padat - radius kecil, taman - radius besar).

Gagasan ini mungkin dipatenkan, jadi mungkin tidak cocok untuk proyek komersial, tetapi Anda sebenarnya dapat mengukur posisi dan orientasi satu perangkat elektronik relatif terhadap yang lain, dengan akurasi yang wajar, menggunakan medan magnet. Ini adalah cara kerja pelacak Polhemus dan Ascension . Mereka digunakan dalam pelacakan gerakan VR, dan dalam operasi untuk melacak posisi instrumen bedah selama operasi.

Konsep dasarnya adalah memiliki satu set kumparan yang mentransmisikan, dan yang lainnya menerima. Kumparan pemancar memancarkan frekuensi audio bolak-balik medan magnet, dan kumparan penerima kemudian mengukur amplitudo medan dalam tiga kumparan penerima.

Ada beberapa kode yang tersedia online untuk melakukan perhitungan ini. Anda juga dapat melihat halaman proyek orang itu: Pelacak elektromagnetik open source menggunakan OpenIGTLink .

Ini mungkin bukan sistem yang Anda cari, karena ini cukup rumit, dan memberi Anda lebih banyak informasi daripada yang Anda inginkan. Namun, algoritma yang lebih sederhana dapat digunakan yang hanya memberi Anda jarak.

Sebuah perusahaan bernama Sixense membuat game controller dengan sensor 6DOF di dalamnya. Saya tidak tahu betapa mudahnya mengintegrasikan teknologi ini ke dalam proyek Anda.

Memperbarui:

Sekarang saya tahu apa aplikasi Anda, saya telah memikirkan aplikasi yang sangat mirip. Saran saya adalah ini:

Gunakan pendekatan tiga kumparan ortogonal. Baik ibu dan anak memiliki satu set gulungan. Anak itu akan menjadi pemancar. Setiap beberapa detik, modul anak akan mentransmisikan medan magnet frekuensi akustik pada setiap gelung secara bergantian. Modul induk akan mengukur amplitudo tegangan yang diinduksi dalam gulungannya. Jika amplitudo terlalu rendah, atau jika tidak ada sinyal terdengar lebih dari beberapa detik, maka alarm berbunyi.

Anda dapat mempertimbangkan untuk melakukan aplikasi ini dengan Bluetooth. Pasar lebih merupakan faktor pendorong daripada teknologi. Izinkan saya menjelaskan:

• BT akan lebih murah dan lebih mudah diimplementasikan
• Nirkabel lebih baik dalam aplikasi ini daripada yang lain (suara, cahaya dll. Variasi) karena gerakan anak tidak akan mempengaruhi kinerja nirkabel, semua yang lain rentan terhadap gerakan anak
• Semua ponsel dilengkapi dengan BT sehingga Anda menghilangkan perangkat sekunder yang perlu dibawa orang tua, aplikasi di ponsel dapat menambah nilai dengan cara yang belum saya pikirkan, tetapi ada di sana.

Dalam hal implementasi teknis:

• Saya akan membangun perangkat BT dengan daya output yang terkendali. Menggunakan SPP atau yang serupa, saya dapat memprogram daya output yang diinginkan dan memiliki kontrol jarak.

• Performa di dalam dan luar ruangan akan sangat bervariasi tetapi Anda dapat menggunakan telepon untuk mencari tahu apakah Anda berada di dalam ruangan (menggunakan GPS, atau lebih tepatnya kekurangannya) dan melakukan penyesuaian yang diperlukan.

Anda perlu melakukan banyak percobaan untuk membuat ini berfungsi 100% (bahkan dalam beberapa kasus ini tidak akan bekerja dengan baik) tetapi firasat saya itu akan cukup baik.

TI memiliki IC (CC240 atau sesuatu seperti itu, silakan lihat situs TI) yang mendukung BT low energy (BTLE) dengan 8 bit UC. Dengan pemrograman yang baik dan desain perangkat keras yang baik, Anda dapat membuat ukuran kunci fob (yang digunakan bank) kurang dari $ 10. (Itu tidak akan mendukung BT, tetapi BTLE), diisi melalui USB dan memiliki baterai yang berfungsi selama seminggu.

Saya tidak tahu aplikasi Anda tetapi perangkat yang dapat mengukur jarak pendek secara akurat adalah pencari jangkauan akustik seperti keluarga Maxbotics LV-MaxSonar-EZ. Ini memberikan output digital dan analog dan dapat menyelesaikan hingga satu inci atau lebih. Akan tetapi diperlukan satu atau kedua orang tersebut memiliki perangkat itu.

Itu ide yang bagus. Sebenarnya saya pikir pertama kali saya mendengarnya 25 tahun yang lalu :-) dan mungkin sudah ada sebelumnya.

Sangat luas saya bisa memikirkan dua pendekatan untuk pengukuran jarak (antara dua titik, jadi mengabaikan triangulasi). Mengukur waktu perjalanan dan menurunkan jarak dengan mengetahui kecepatan atau mengukur penurunan daya dan menurunkan jarak dengan mengetahui sumber daya. Orang-orang telah menggunakan cahaya, suara (suara dan ultrasonik) dan RF dalam berbagai perangkat pengukuran yang berbeda.

Saya tidak ingin mengecewakan Anda, tetapi saya akan menunjukkan beberapa sumber kompleksitas:

• Gangguan - apa yang terjadi ketika banyak orang menggunakan perangkat Anda berada di area yang sama, perangkat tidak boleh saling mengganggu.
• Garis pandang - apa yang terjadi ketika tidak ada garis pandang, misalnya keramaian, di dalam ruangan, di belakang rak supermarket, dll. Jarak pengukuran bisa menjadi sangat rumit. GPS juga tidak akan berfungsi dalam situasi di mana Anda tidak memiliki sinyal satelit.
• Masalah regulasi.

Jika Anda membuat ini di atas beberapa perangkat lain, misalnya ponsel, beberapa masalah tersebut akan diselesaikan untuk Anda. Selain telepon, saya tidak bisa memikirkan solusi lengkap.

Kalau tidak, pilihan teknologi tergantung pada target harga Anda, volume produksi, akurasi yang diinginkan dan spesifikasi lainnya, sulit untuk memberikan jawaban umum. Pikiran pertama saya adalah melihat menggunakan RF dan mengukur waktu pulang pergi, mungkin Anda dapat menggunakan kembali beberapa komponen dari laser range finder dan / atau handset nirkabel. Kesulitannya adalah Anda berurusan dengan kecepatan cahaya sehingga Anda membutuhkan pengaturan waktu yang cukup baik.

Saya telah mempertimbangkan triangulasi batas untuk aplikasi serupa. Saya menulis tesis master saya tentang beamforming , yang merupakan metode yang digunakan untuk menentukan arah dengan array sensor tetap. Saya sedang bekerja dengan mencari arah untuk suara terus menerus, seperti mesin mobil, tapi itu mungkin tidak perlu dalam kasus ini. Beamforming bekerja sangat baik dengan sinyal impuls, hanya dengan mengukur perbedaan waktu kedatangan di berbagai sensor pada node. Mengetahui konfigurasi spasial dari sensor, arah asal dapat dihitung. Pastikan semua sensor Anda untuk node tertentu tidak berada dalam satu bidang, dan Anda bahkan bisa mendapatkan arah sumber 3-d. Jika Anda memiliki beberapa node sensor yang terpisah di lokasi yang diketahui, triangulasi lokasi sumber adalah sepele. Itusistem bekerja sangat, sangat baik untuk menentukan lokasi penembak jitu. Jadi, jika anak Anda menembakkan senapan sniper di bidang sensor yang telah diatur sebelumnya, masalah terpecahkan! Meskipun saya tidak membuat jaminan tentang masalah lain yang mungkin terjadi.

Batasnya adalah bahwa setiap simpul tunggal hanya dapat menghitung arah sumber, relatif terhadap titik asalnya. Namun, karena setiap node memiliki beberapa sensor di dalamnya, perhitungan dapat dilakukan berulang kali, menggunakan setiap sensor pada node sebagai titik asal. Empat sensor, empat arah. Di dunia yang sempurna, informasi lebih dari cukup untuk melakukan pelacakan lokasi dalam tiga ruang. Pasang perangkat ke anak Anda yang sering memancarkan sinyal impuls unik, rancang simpul sensor yang sesuai, dan Anda harus bebas di rumah.

Tapi kemudian Anda masuk ke bagian yang menyenangkan. Sinyal macam apa? Seperti apa bentuk simpul sensor? Jika Anda menggunakan radiasi EM sebagai sinyal, Anda harus memiliki waktu kedatangan sinyal yang sangat tepat, atau jarak sensor yang sangat lebar, atau keduanya. Karena Anda ingin portabel, itu mungkin tidak praktis; perbedaan waktu kedatangan akan di bawah setengah nanodetik! Saya akan mempertimbangkan suara. Lebih mudah mengatur waktu waktu kedatangan dengan cara itu. Mintalah anak membawa perangkat yang sesekali mengeluarkan pulsa ultrasonik, katakanlah pulsa 10 uS 100 kHz setiap detik. Cukup tinggi, tidak ada manusia dan kebanyakan hewan tidak akan dapat mendengarnya. Anda membawa array mikrofon dengan filter highpass pada mereka, kabel ke mikroprosesor atau FPGA yang sesuai untuk menjalankan perhitungan beamforming dan triangulasi.

Sekarang, ini semua bekerja secara teori. Dalam praktiknya, variasi lokal dalam kecepatan suara, laju pengambilan sampel, dll. Akan menimbulkan kesalahan. Berapa banyak kesalahan, saya belum duduk untuk menghitung. Saya curiga, bahwa hal itu mendorong batas seberapa baik hal semacam ini dapat bekerja. Namun, itu akan sangat murah, mungkin bebas paten, dan menghindari masalah dengan lisensi spektrum EM.

Tidak yakin apakah ada lisensi spektrum audio ...

Aplikasi Anda tampaknya cocok untuk sistem rentang ultra lebar (UWB) yang dibuat oleh produsen seperti:

• Bespoon
• Decawave

Kedua produsen menjual kit evaluasi. Mereka juga menjual modul, beberapa dengan antena built-in, yang lebih mudah diintegrasikan dalam suatu produk daripada chip mereka (tetapi akhirnya lebih mahal).

Sistem-sistem itu bekerja dengan mengukur waktu penerbangan dari sinyal radio berdenyut antara "interogator" dan "tag" (masing-masing pabrikan menggunakan terminologi yang berbeda). Mereka jauh lebih akurat dan dapat diandalkan daripada apa pun yang menggunakan kekuatan sinyal yang diterima (biasanya, semua solusi mulai berdasarkan Wifi atau Bluetooth). Pada jarak pendek, akurasi bisa sekitar satu sentimeter, menurun pada jarak yang lebih panjang. Jarak bisa 20-70 m, khususnya dalam pengaturan "mudah" seperti taman di luar ruangan.

Seperti halnya semua sistem RF, semuanya merupakan trade-off, dan fakta bahwa teknologi dapat mencapai akurasi yang sangat tinggi atau jarak jauh tidak berarti itu akan dengan anggaran daya yang kecil dan / atau antena kompak yang kurang optimal.

GPS adalah suatu pilihan tetapi keakuratannya bisa buruk ketika antena tidak memiliki pandangan yang baik ke langit (mis. Di bagian bawah tas, dengan barang-barang di atasnya, atau ketika dipegang dengan tangan tertutup). Beberapa modul GPS berdaya rendah yang sangat ringkas tersedia di pasaran, Anda mungkin harus melakukan evaluasi komparatif sebelum berkomitmen pada satu teknologi atau lainnya.