Tengo una idea de proyecto en mente, pero implica calcular la distancia entre dos personas. He examinado Bluetooth, RFID y NFC (no estoy seguro de esto), pero ninguno parece ofrecer la precisión que necesitaría (soy un novato en el mejor de los casos, por lo que agradecería que me corrijan).
Bluetooth: parece que solo puede detectar que alguien está dentro o fuera del alcance. Y aunque ese rango funciona bien para lo que quiero hacer (~ 30 pies es común?), Lo ideal sería poder especificar distancias dentro de ese rango a intervalos de 5 pies.
RFID: parece funcionar solo con distancias muy cortas (sub-metro).
NFC: inseguro
¿Funcionaría alguna de estas opciones o hay otras que podrían funcionar? ¿O es el GPS la única ruta?
ACTUALIZACIÓN: La idea es una "red" de seguridad infantil. Un niño tendría algún tipo de baliza en él que solo necesita enviar una señal, y luego el receptor estaría en el padre. De esa manera, si el niño se alejó más de x distancia del padre, el padre sería notificado.
Idealmente, el padre podría establecer una distancia permitida diferente dependiendo del entorno en el que se encontrara (calle de la ciudad llena de gente - radio pequeño, parque - radio grande).
Respuestas:
Esta idea podría estar patentada, por lo que podría no ser adecuada para un proyecto comercial, pero en realidad puede medir la posición y orientación de un dispositivo electrónico en relación con otro, con una precisión razonable, utilizando campos magnéticos. Así es como funcionan los rastreadores de Polhemus y Ascension . Se utilizan en el seguimiento de movimiento de realidad virtual y en la cirugía para rastrear la posición de los instrumentos quirúrgicos durante las operaciones.
El concepto básico es tener un conjunto de bobinas que transmiten y otro que recibe. Las bobinas del transmisor emiten campos magnéticos alternos de frecuencia de audio, y las bobinas del receptor luego miden la amplitud de los campos en las tres bobinas del receptor.
Hay algunos códigos disponibles en línea para hacer estos cálculos. También puede echar un vistazo a la página del proyecto del tipo: rastreadores electromagnéticos de código abierto con OpenIGTLink .
Es posible que este no sea el sistema que está buscando, ya que es bastante complejo y le brinda mucha más información de la que deseaba. Sin embargo, se podría usar un algoritmo más simple que simplemente le dio distancia.
Una compañía llamada Sixense fabrica un controlador de juegos con un sensor 6DOF. Sin embargo, no sé lo fácil que sería integrar esta tecnología en su proyecto.
Actualizar:
Ahora que sé cuál es su aplicación, he estado pensando en una aplicación muy similar. Mi sugerencia sería esta:
Utilice el enfoque de tres bobinas ortogonales. Tanto la madre como el niño tienen un conjunto de bobinas. El niño sería el transmisor. Cada pocos segundos, el módulo secundario transmitiría un campo magnético de frecuencia acústica en cada bobina a su vez. El módulo madre mediría la amplitud del voltaje inducido en sus bobinas. Si la amplitud era demasiado baja, o si no se escuchó ninguna señal durante más de unos pocos segundos, entonces suena la alarma.
fuente
Puede considerar hacer esta aplicación con Bluetooth. El mercado es más el factor impulsor que la tecnología. Permítame explicarle:
En términos de implementación técnica:
Construiría un dispositivo BT con potencia de salida controlable. Usando SPP o algo similar, puedo programar la potencia de salida deseada y tener cierto control sobre la distancia.
El rendimiento en interiores y exteriores variará mucho, pero puede usar el teléfono para averiguar si está en interiores (utilizando GPS, o más bien no lo tiene) y hacer los ajustes necesarios.
Necesitas hacer muchos experimentos para que esto funcione al 100% (incluso en algunos casos no funcionará bien) pero mi presentimiento es que será lo suficientemente bueno.
TI tiene un IC (CC240 o algo así, mira el sitio de TI) que admite BT de baja energía (BTLE) con 8 bit uC. Con una buena programación y un diseño de hardware decente, puede hacer que este tamaño del llavero (los que usan los bancos) sea inferior a 10 $. (No admitiría BT, sino BTLE), se carga a través de USB y tiene una batería que funciona durante una semana.
fuente
No conozco su aplicación, pero un dispositivo que puede medir distancias cortas con precisión es un buscador de rango acústico como la familia de dispositivos Maxbotics LV-MaxSonar-EZ. Proporciona salidas tanto analógicas como digitales y puede resolver hasta una pulgada aproximadamente. Sin embargo, requeriría que una o ambas personas tengan el dispositivo en ellas.
fuente
Es una buena idea. De hecho, creo que la primera vez que escuché fue hace 25 años :-) y probablemente ya existía antes.
En términos muy generales, puedo pensar en dos enfoques para la medición de distancia (entre dos puntos, ignorando la triangulación). Midiendo el tiempo de viaje y derivando la distancia conociendo la velocidad o midiendo la caída de potencia y derivando la distancia conociendo la potencia de la fuente. La gente ha usado luz, sonido (audible y ultrasonido) y RF en diferentes dispositivos de medición.
No quiero desanimarte, pero señalaré algunas fuentes de complejidad:
Si construye esto sobre otros dispositivos, por ejemplo, teléfonos, algunos de esos problemas se habrían resuelto por usted. Aparte de un teléfono, no puedo pensar en una solución completa lista para usar.
De lo contrario, la elección de la tecnología depende de su precio objetivo, volumen de fabricación, precisión deseada y otras especificaciones, es difícil dar una respuesta genérica. Mi primer pensamiento es analizar el uso de RF y medir el tiempo de ida y vuelta, quizás pueda reutilizar algunos componentes de los telémetros láser y / o los teléfonos inalámbricos. La dificultad es que estás lidiando con la velocidad de la luz, por lo que necesitas una sincronización bastante buena.
fuente
He estado considerando la triangulación de límites para aplicaciones similares. Escribí mi tesis de maestría sobre formación de haces , que es un método utilizado para determinar la dirección con una matriz fija de sensores. Estaba trabajando con la búsqueda de dirección para sonidos continuos, como motores de automóviles, pero eso probablemente no sea necesario en este caso. Beamforming funciona bastante bien con señales de impulso, simplemente midiendo la diferencia en el tiempo de llegada a diferentes sensores en el nodo. Conociendo la configuración espacial de los sensores, se puede calcular la dirección de origen. Asegúrese de que todos sus sensores para un nodo dado no estén en un solo plano, e incluso puede obtener una dirección de fuente tridimensional. Si tiene múltiples nodos sensores separados en ubicaciones conocidas, la triangulación de la ubicación de origen es trivial. losEl sistema funciona muy, muy bien para determinar la ubicación de los francotiradores. Entonces, si su hijo está disparando un rifle de francotirador en un campo de sensores preestablecido, ¡el problema está resuelto! Aunque no garantizo los otros problemas que podrían crear.
El límite es que cualquier nodo solo puede calcular la dirección de la fuente, en relación con su punto de origen. Sin embargo, dado que cada nodo tiene múltiples sensores, los cálculos podrían realizarse repetidamente, utilizando cada sensor en el nodo como punto de origen. Cuatro sensores, cuatro direcciones. En un mundo perfecto, esa es información más que suficiente para triangular una ubicación en tres espacios. Conecte un dispositivo a su hijo que emite una señal de impulso única de vez en cuando, diseñe un nodo de sensor apropiado y debería estar en casa.
Pero luego entras en las partes divertidas. ¿Qué tipo de señales? ¿Cómo se ve el nodo sensor? Si está utilizando la radiación EM como su señal, debe tener un tiempo muy preciso de llegada de la señal, o una separación muy amplia de sensores, o ambos. Como quieres portátil, eso probablemente no sea práctico; ¡La diferencia en el tiempo de llegada sería inferior a medio nanosegundo! Consideraría el sonido. Mucho más fácil calcular los tiempos de llegada de esa manera. Haga que el niño lleve un dispositivo que ocasionalmente emita un pulso ultrasónico, digamos un pulso de 10 uS a 100 kHz por segundo. Lo suficientemente alto como para que ningún humano y la mayoría de los animales no puedan escucharlo. Usted lleva una variedad de micrófonos con filtros de paso alto en ellos, conectados a un microprocesador apropiado o FPGA para ejecutar los cálculos de formación de haces y triangulación.
Ahora, todo esto funciona en teoría. En la práctica, las variaciones locales en la velocidad del sonido, las frecuencias de muestreo, etc., introducirán errores. Cuánto error, no me he sentado a calcular. Sin embargo, sospecho que está empujando los límites de qué tan bien puede funcionar este tipo de cosas. Sin embargo, sería muy barato, probablemente sin patentes, y evitaría cualquier problema con las licencias de espectro EM.
No estoy seguro si hay licencias de espectro de audio ...
fuente
Su aplicación parece ideal para sistemas de rango de banda ultra ancha (UWB) fabricados por fabricantes como:
Ambos fabricantes venden kits de evaluación. También venden módulos, algunos con antenas incorporadas, que son más fáciles de integrar en un producto que sus chips (pero terminan costando más).
Esos sistemas funcionan midiendo el tiempo de vuelo de una señal de radio pulsada entre un "interrogador" y una "etiqueta" (cada fabricante utiliza una terminología diferente). Son mucho más precisos y confiables que cualquier cosa que esté utilizando la potencia de la señal recibida (generalmente, todas las soluciones de rango basadas en Wifi o Bluetooth). A corto alcance, la precisión puede ser de alrededor de un centímetro, disminuyendo a mayor alcance. El alcance puede ser de 20-70 m, especialmente en un entorno "fácil", como un parque al aire libre.
Al igual que con todos los sistemas de RF, todo es una compensación, y el hecho de que una tecnología pueda alcanzar una precisión muy alta o un largo alcance no significa que lo hará con un pequeño presupuesto de energía y / o una antena compacta subóptima.
El GPS es una opción, pero la precisión puede ser deficiente cuando la antena no tiene una buena vista del cielo (por ejemplo, en el fondo de una bolsa, con cosas encima o cuando se sostiene con la mano cerrada). Algunos módulos GPS de baja potencia muy compactos están disponibles en el mercado, probablemente debería hacer una evaluación comparativa antes de comprometerse con una tecnología u otra.
fuente