2つのオブジェクト間の短距離距離決定のオプション

私はプロジェクトのアイデアを念頭に置いていますが、2人の人の間の距離を計算する必要があります。Bluetooth、RFID、およびNFCについて調べましたが（これについてはわかりません）、必要な精度を提供するものはないようです（私は初心者であるため、修正されることを歓迎します）。

Bluetooth：誰かが範囲内にいるか、範囲内にないことを検出できるだけです。そして、その範囲は私がやりたいことにはうまくいきますが（30フィートが一般的ですか？）、理想的には5フィート間隔でその範囲内の距離を指定できるでしょう。

RFID：非常に短い（サブメートル）距離でのみ機能するようです。

NFC：不明

これらのオプションのいずれかが機能しますか、または機能する他のオプションがありますか？または、GPSが唯一のルートですか？

更新：アイデアは子供の安全「ネット」です。子には、信号を送信するだけの何らかのビーコンがあり、受信機は親になります。そうすれば、子が親からx距離以上離れた場合、親に通知されます。

理想的には、親は彼らがいる環境（混雑した都市通り-小さな半径、公園-大きな半径）に応じて異なる許容距離を設定できるでしょう。

このアイデアは特許である可能性があるため、商業プロジェクトには適さない可能性がありますが、磁場を使用して、合理的に正確に、ある電子デバイスの別の電子デバイスに対する位置と向きを実際に測定できます。これが、PolhemusおよびAscensionトラッカーの仕組みです。VRモーショントラッキング、および手術中に手術器具の位置を追跡する手術で使用されます。

基本的な概念は、1セットのコイルを送信し、もう1セットを受信することです。送信機コイルは可聴周波数の交番磁界を放射し、受信機コイルは3つの受信機コイルの場の振幅を測定します。

これらの計算を行うためのオンラインで利用可能なコードがいくつかあります。また、この男のプロジェクトページ（OpenIGTLinkを使用したオープンソース電磁トラッカー）もご覧ください。

これは、かなり複雑であり、必要以上の情報を提供しているため、探しているシステムではないかもしれません。ただし、距離を与えるだけの簡単なアルゴリズムを使用できます。

Sixenseという会社は、6DOFセンサーを搭載したゲームコントローラーを製造しています。ただし、このテクノロジーをプロジェクトに統合することがどれほど簡単かはわかりません。

更新：

あなたのアプリケーションが何であるかがわかったので、非常に似たアプリケーションを考えています。私の提案はこれでしょう：

3つの直交コイルアプローチを使用します。母と子の両方がコイルのセットを持っています。子供が送信機になります。数秒ごとに、子モジュールは各コイルに音響周波数磁場を順番に送信します。マザーモジュールは、コイルに誘導される電圧の振幅を測定します。振幅が低すぎる場合、または数秒以上信号が聞こえない場合、アラームが鳴ります。

Bluetoothを使用してこのアプリケーションを実行することを検討できます。市場は技術よりも推進要因です。説明させてください：

• BTはより安価で実装しやすい
• このアプリでは、子供の動きがワイヤレスのパフォーマンスに影響を与えないため、他のすべてのものは子供の動きの影響を受けやすいため、このアプリではワイヤレスが他のサウンド（音、光などのバリエーション）よりも優れています
• すべての電話にはBTが付属しているため、親が携帯する必要のあるセカンダリデバイスを排除できます。電話のアプリは、私がまだ考えていなかった方法で価値を高める可能性があります。

技術的な実装に関して：

• 制御可能な出力電力でBTデバイスを構築します。SPPなどを使用して、必要な出力をプログラムし、距離をある程度制御できます。

• 屋内と屋外のパフォーマンスは大きく異なりますが、電話を使用して屋内にいるかどうかを確認し（GPSを使用するか、GPSを使用しない）、必要な調整を行うことができます。

この作業を100％にするためには、多くの実験を行う必要があります（場合によってはうまく機能しない場合もあります）が、私の考えでは、それで十分です。

TIには、8ビットuCでBT低エネルギー（BTLE）をサポートするIC（CC240またはそのようなもの、TIのサイトをご覧ください）があります。優れたプログラミングと適切なハードウェア設計により、これをキーフォブ（銀行が使用するもの）のサイズを10ドル未満にできます。（BTをサポートしませんが、BTLE）、USB経由で充電され、1週間動作するバッテリーを備えています。

私はあなたのアプリケーションを知りませんが、短距離を正確に測定できるデバイスは、Maxbotics LV-MaxSonar-EZファミリーのような音響距離計です。デジタル出力とアナログ出力の両方を提供し、1インチ程度まで分解できます。ただし、片方または両方の人がデバイスを持っている必要があります。

いい考えだね。実際、私がそれを聞いたのは25年前だと思います:-)、それはおそらく以前から存在していました。

非常に大まかに言って、距離測定には2つのアプローチが考えられます（2点間なので、三角測量は無視されます）。速度を知ることによりトリップ時間を測定し、距離を導出するか、ソース電力を知ることにより電力低下を測定し、距離を導出する。人々は、測定装置のさまざまな形で光、音（可聴および超音波）およびRFを使用しています。

私はあなたを落胆させたくはありませんが、複雑さのいくつかの原因を指摘します。

• 干渉-多くの人々があなたのデバイスを同じエリアに使用しているときに何が起こるか、デバイスは互いに干渉してはいけません。
• 見通し線-群衆、屋内、スーパーマーケットの棚の後ろなど、見通し線がないときに何が起こるか。距離の測定はかなり複雑になる可能性があります。GPSは、衛星信号がない状況でも機能しません。
• 規制上の懸念。

これを他のデバイス（電話など）の上に構築すると、これらの問題の一部が解決されます。電話以外には、完全な既製のソリューションは考えられません。

それ以外の場合、技術の選択は、価格目標、製造量、望ましい精度、およびその他の仕様に依存するため、一般的な答えを出すのは困難です。私の最初の考えは、RFの使用と往復時間の測定を検討することです。おそらく、レーザー距離計やコードレスハンドセットの一部のコンポーネントを再利用できます。難点は、光の速度に対処しているため、かなり良いタイミングが必要なことです。

私は、同様のアプリケーションの制限三角測量を検討してきました。私は、私の書いた修士論文を上ビームフォーミングセンサの固定配列との方向性を決定するために使用される方法です。私は車のエンジンのような連続音の方向探知に取り組んでいましたが、この場合はおそらく必要ではありません。ビームフォーミングは、ノード上の異なるセンサーでの到着時間の差を測定するだけで、インパルス信号で非常にうまく機能します。センサーの空間構成がわかれば、原点の方向を計算できます。特定のノードのすべてのセンサーが単一の平面にないことを確認し、3Dソース方向を取得することもできます。既知の場所に複数の分離したセンサーノードがある場合、ソースの場所の三角測量は簡単です。のシステムは非常にうまく機能し、狙撃兵の位置を特定します。あなたの子供がセンサーの事前に配置されたフィールドで狙撃ライフルを発射している場合、問題は解決しました！私が作成する可能性のある他の問題については保証しませんが。

制限は、どの単一ノードでも、原点を基準にしたソースの方向のみを計算できることです。ただし、各ノードには複数のセンサーが搭載されているため、ノード上の各センサーを起点として、計算を繰り返し実行できます。4つのセンサー、4つの方向。完璧な世界では、3空間の場所を三角測量するのに十分な情報以上です。時々ユニークなインパルス信号を発するデバイスを子供に取り付け、適切なセンサーノードを設計すれば、家にいなくてもいいはずです。

しかし、あなたは楽しい部分に入ります。どんな信号？センサーノードはどのように見えますか？EM放射を信号として使用している場合、信号到着の非常に正確なタイミング、またはセンサーの非常に広い間隔、またはその両方が必要です。移植性が必要なので、おそらく実用的ではありません。到着時間の差は0.5ナノ秒未満です！音を考慮します。到着時間をそのように設定する方がはるかに簡単です。子供に時々超音波パルス、たとえば毎秒10 uSの100 kHzパルスを発するデバイスを携帯させます。十分に高い人間やほとんどの動物はそれを聞くことができません。適切なマイクロプロセッサまたはFPGAに配線されたハイパスフィルターを備えた一連のマイクを持ち、ビームフォーミングと三角測量の計算を実行します。

現在、これはすべて理論上機能しています。実際には、音速、サンプリングレートなどの局所的な変動がエラーを引き起こします。どのくらいの誤差がありますか、計算するために座っていません。しかし、私はこの種のことがうまく機能する可能性の限界を押し上げているのではないかと疑っています。ただし、非常に安価で、おそらく特許が不要であり、EMスペクトルライセンスに関する問題を回避できます。

オーディオスペクトルライセンスがあるかどうかわからない...

あなたのアプリケーションは、次のようなメーカーによって作られたウルトラワイドバンド（UWB）測距システムに理想的に適しているようです。

• スプーン
• デカウェーブ

どちらのメーカーも評価キットを販売しています。また、内蔵アンテナを備えたモジュールも販売しています。これらのモジュールは、チップよりも製品に簡単に統合できます（ただし、コストが高くなります）。

これらのシステムは、「質問機」と「タグ」の間のパルス無線信号の飛行時間を測定することで機能します（各メーカーは異なる用語を使用しています）。それらは、受信信号のパワーを使用するもの（通常、WifiまたはBluetoothに基づくすべてのレンジングソリューション）よりもはるかに正確で信頼性があります。短距離では、精度は約1センチになり、長距離では低下します。範囲は20〜70 mで、特に屋外の公園などの「簡単な」設定になります。

すべてのRFシステムと同様に、すべてがトレードオフであり、技術が非常に高い精度または長距離に到達できるという事実は、小さな電力バジェットおよび/または準最適なコンパクトアンテナで実現するとは限りません。

GPSはオプションですが、アンテナが空を十分に見渡せない場合（たとえば、バッグの底、上に物がある場合、または閉じた手で持っている場合）、精度が低下する可能性があります。いくつかの非常にコンパクトな低電力GPSモジュールが市場で入手できます。おそらく、いずれかの技術にコミットする前に比較評価を行う必要があります。