Eu tenho uma idéia do projeto em mente, mas envolve calcular a distância entre duas pessoas. Eu olhei para Bluetooth, RFID e NFC (não tenho certeza sobre este), mas nenhum parece oferecer a precisão que eu precisaria (eu sou um novato na melhor das hipóteses, por isso gostaria de ser corrigido).
Bluetooth: parece ser capaz de detectar apenas que alguém está dentro ou fora do alcance. E embora esse intervalo funcione bem para o que eu quero fazer (~ 30 pés é comum?), Idealmente eu seria capaz de especificar distâncias dentro desse intervalo em intervalos de 5 pés.
RFID: parece funcionar apenas com distâncias muito pequenas (submedidores).
NFC: inseguro
Uma dessas opções funcionaria ou existem outras que poderiam funcionar? Ou o GPS é a única rota?
ATUALIZAÇÃO: A idéia é uma "rede" de segurança infantil. Uma criança teria algum tipo de farol sobre eles que só precisa enviar um sinal e, então, o receptor estaria no pai. Dessa forma, se o filho se afastasse mais do que x distância do pai, ele seria notificado.
Idealmente, os pais seriam capazes de definir uma distância permitida diferente, dependendo do ambiente em que estivessem (rua movimentada da cidade - pequeno raio, parque - grande raio).
Respostas:
Essa ideia pode ser patenteada, portanto pode não ser adequada para um projeto comercial, mas é possível medir a posição e a orientação de um dispositivo eletrônico em relação a outro, com precisão razoável, usando campos magnéticos. É assim que os rastreadores Polhemus e Ascension funcionam. Eles são usados no rastreamento de movimento VR e na cirurgia para rastrear a posição dos instrumentos cirúrgicos durante as operações.
O conceito básico é ter um conjunto de bobinas transmitindo e outro recebendo. As bobinas do transmissor emitem campos magnéticos alternados de frequência de áudio, e as bobinas do receptor medem a amplitude dos campos nas três bobinas do receptor.
Existe algum código disponível online para fazer esses cálculos. Você também pode dar uma olhada na página do projeto do cara: Rastreadores eletromagnéticos de código aberto usando o OpenIGTLink .
Esse pode não ser o sistema que você está procurando, pois é bastante complexo e está fornecendo muito mais informações do que você queria. No entanto, um algoritmo mais simples poderia ser usado, o que apenas lhe daria distância.
Uma empresa chamada Sixense cria um controlador de jogo com um sensor 6DOF. Eu não sei como seria fácil integrar essa tecnologia ao seu projeto.
Atualizar:
Agora que sei qual é o seu aplicativo, tenho pensado em um aplicativo muito semelhante. Minha sugestão seria a seguinte:
Use a abordagem de três bobinas ortogonais. Tanto a mãe quanto a criança têm um conjunto de bobinas. A criança seria o transmissor. A cada poucos segundos, o módulo filho transmitia um campo magnético de frequência acústica em cada bobina. O módulo mãe mede a amplitude da tensão induzida em suas bobinas. Se a amplitude for muito baixa ou se nenhum sinal for ouvido por mais de alguns segundos, o alarme soa.
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Você pode considerar fazer esse aplicativo com Bluetooth. O mercado é mais o fator impulsionador do que a tecnologia. Permita-me explicar:
Em termos de implementação técnica:
Eu construiria um dispositivo BT com potência de saída controlável. Usando o SPP ou algo semelhante, posso programar a potência de saída desejada e ter algum controle sobre a distância.
O desempenho interno e externo varia muito, mas você pode usar o telefone para descobrir se está em ambiente interno (usando GPS, ou melhor, falta dele) e fazer os ajustes necessários.
Você precisa fazer muitas experiências para fazer esse trabalho 100% (mesmo que em alguns casos não funcione bem), mas meu palpite é que será bom o suficiente.
A TI possui um IC (CC240 ou algo parecido, consulte o site da TI) que suporta BT de baixa energia (BTLE) com 8 bits uC. Com boa programação e design de hardware decente, você pode fazer com que esse tamanho de chaveiro (que os bancos usam) seja inferior a 10 $. (Ele não suporta BT, mas BTLE), carregado via USB e possui uma bateria que funciona por uma semana.
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Não conheço a sua aplicação, mas um dispositivo que pode medir curtas distâncias com precisão é um localizador acústico, como a família de dispositivos Maxbotics LV-MaxSonar-EZ. Ele fornece saídas digitais e analógicas e pode resolver até uma polegada ou mais. Porém, exigiria que uma ou ambas as pessoas tenham o dispositivo.
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É uma boa ideia. Na verdade, acho que a primeira vez que ouvi isso foi há 25 anos :-) e provavelmente já existia antes.
Em termos gerais, posso pensar em duas abordagens para medir a distância (entre dois pontos, ignorando a triangulação). Medir o tempo de viagem e a distância derivada conhecendo a velocidade ou medindo a queda de potência e a distância derivada conhecendo a fonte de energia As pessoas usaram luz, som (audível e ultrassom) e RF em muitas encarnações diferentes de dispositivos de medição.
Não quero desencorajá-lo, mas vou apontar algumas fontes de complexidade:
Se você criar isso sobre outros dispositivos, como telefones, alguns desses problemas teriam sido resolvidos para você. Além de um telefone, não consigo pensar em uma solução pronta para uso.
Caso contrário, a escolha da tecnologia depende da sua meta de preço, volume de fabricação, precisão desejada e outras especificações, é difícil dar uma resposta genérica. Meu primeiro pensamento é examinar o uso de RF e medir o tempo de ida e volta; talvez você possa reutilizar alguns componentes de telêmetros a laser e / ou aparelhos sem fio. A dificuldade é que você está lidando com a velocidade da luz e precisa de um tempo muito bom.
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Eu estive considerando a triangulação de limites para aplicações semelhantes. Escrevi minha tese de mestrado sobre formação de feixe , que é um método usado para determinar a direção com um conjunto fixo de sensores. Eu estava trabalhando na busca de direção para sons contínuos, como motores de carros, mas provavelmente não é necessário neste caso. A formação de feixe funciona muito bem com sinais de impulso, simplesmente medindo a diferença no tempo de chegada em diferentes sensores no nó. Conhecendo a configuração espacial dos sensores, a direção de origem pode ser calculada. Certifique-se de que todos os seus sensores para um determinado nó não estejam em um único plano e que você possa obter uma direção de fonte 3D. Se você tiver vários nós de sensores separados em locais conhecidos, a triangulação do local de origem é trivial. oO sistema funciona muito, muito bem para determinar a localização dos franco-atiradores. Portanto, se seu filho estiver disparando um rifle sniper em um campo pré-organizado de sensores, o problema foi resolvido! Embora eu não garanta outros problemas que possam criar.
O limite é que qualquer nó único pode calcular apenas a direção da fonte, em relação ao seu ponto de origem. No entanto, como cada nó possui vários sensores, os cálculos podem ser realizados repetidamente, usando cada sensor no nó como ponto de origem. Quatro sensores, quatro direções. Em um mundo perfeito, essas informações são mais que suficientes para triangular um local em três espaços. Conecte um dispositivo ao seu filho que emita um sinal de impulso exclusivo de vez em quando, crie um nó sensor apropriado e você deverá ficar em casa.
Mas então você entra nas partes divertidas. Que tipos de sinais? Como é o nó do sensor? Se você estiver usando radiação EM como seu sinal, precisará ter um tempo muito preciso para a chegada do sinal ou um espaçamento muito amplo de sensores, ou ambos. Como você deseja portáteis, isso provavelmente não é prático; diferença na hora de chegada seria inferior a meio nanossegundo! Eu consideraria o som. Muito mais fácil cronometrar os horários de chegada dessa maneira. Peça à criança que carregue um dispositivo que ocasionalmente emita um pulso ultrassônico, digamos um pulso de 10 uS 100 kHz por segundo. Alto o suficiente para nenhum ser humano e a maioria dos animais não será capaz de ouvi-lo. Você carrega uma matriz de microfones com filtros highpass, conectados a um microprocessador ou FPGA apropriado para executar os cálculos de formação de feixe e triangulação.
Agora, tudo isso funciona em teoria. Na prática, variações locais na velocidade do som, taxas de amostragem, etc. irão introduzir erros. Quanto erro, não me sentei para calcular. Suspeito, no entanto, que esteja empurrando os limites de quão bem esse tipo de coisa pode funcionar. Seria, no entanto, muito barato, provavelmente sem patentes e evitaria problemas com o licenciamento de espectro EM.
Não tenho certeza se há licenciamento de espectro de áudio ...
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Sua aplicação parece ser ideal para sistemas de faixa de banda ultra larga (UWB) feitos por fabricantes como:
Ambos os fabricantes vendem kits de avaliação. Eles também vendem módulos, alguns com antenas embutidas, que são mais fáceis de integrar em um produto do que seus chips (mas acabam custando mais).
Esses sistemas funcionam medindo o tempo de voo de um sinal de rádio pulsado entre um "interrogador" e um "tag" (cada fabricante usa uma terminologia diferente). Eles são muito mais precisos e confiáveis do que qualquer coisa que esteja usando a energia do sinal recebido (normalmente, todas as soluções variadas baseadas em Wifi ou Bluetooth). No curto alcance, a precisão pode estar em torno de um centímetro, diminuindo em um alcance maior. O alcance pode ser de 20 a 70 m, especialmente em um ambiente "fácil", como um parque ao ar livre.
Como em todos os sistemas de RF, tudo é compensado, e o fato de uma tecnologia poder atingir uma precisão muito alta ou longo alcance não significa que terá um pequeno orçamento de energia e / ou uma antena compacta subótima.
O GPS é uma opção, mas a precisão pode ser baixa quando a antena não tem uma boa visão do céu (por exemplo, na parte inferior de uma bolsa, com objetos acima dela ou quando é realizada com a mão fechada). Alguns módulos GPS de baixa potência e compactos estão disponíveis no mercado; você provavelmente deve fazer uma avaliação comparativa antes de se comprometer com uma tecnologia ou outra.
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