确定两个物体之间的近距离距离的选项

我有一个项目构想，但是它涉及计算两个人之间的距离。我已经研究过蓝牙，RFID和NFC（对此不确定），但似乎没有一个可以提供我所需要的精度（我是一个新手，所以欢迎对此进行校正）。

蓝牙：似乎只能检测到有人在范围内或不在范围内。尽管该范围对我想做的事情很有效（通常约30英尺？），但理想情况下，我将能够以5英尺的间隔指定该范围内的距离。

RFID：似乎仅适用于非常短的（亚米）距离。

NFC：不确定

这些选项之一会起作用，还是有其他可能起作用？还是GPS是唯一的路线？

更新：这个想法是儿童安全“网”。一个孩子在他们身上会有某种信标，只需要发出一个信号，然后接收者就可以在父母那里。这样，如果孩子离开父母的距离超过x倍，则会通知父母。

理想情况下，父母可以根据他们所处的环境（拥挤的城市街道-小半径，公园-大半径）设置不同的允许距离。

这个想法可能已申请专利，因此可能不适合商业项目，但实际上您可以使用磁场以合理的精度测量一个电子设备相对于另一个电子设备的位置和方向。这就是Polhemus和Ascension追踪器的工作方式。它们用于VR运动跟踪和手术中，用于在手术过程中跟踪手术器械的位置。

基本概念是使一组线圈发送，另一组接收。发送器线圈发出音频交变磁场，然后接收器线圈测量三个接收器线圈中磁场的振幅。

在线有一些代码可用于执行这些计算。您还可以查看该人的项目页面：使用OpenIGTLink的开源电磁跟踪器。

这可能不是您正在寻找的系统，因为它相当复杂，并且为您提供了比您想要的更多的信息。但是，可以使用一种更简单的算法，该算法可以给您带来距离。

一家名为Sixense的公司生产的游戏控制器带有6DOF传感器。我不知道将这项技术集成到您的项目中会多么容易。

更新：

现在，我知道您的应用程序是什么，我一直在考虑一个非常相似的应用程序。我的建议是这样的：

使用三个正交线圈方法。母亲和孩子都有一组线圈。孩子将是发射器。每隔几秒钟，子模块将依次在每个线圈上传输声频磁场。母模块将测量其线圈中感应的电压幅度。如果幅度太低，或者超过几秒钟未听到任何信号，则警报声响起。

您可以考虑使用蓝牙进行此应用程序。市场比技术更是驱动因素。请允许我解释一下：

• 英国电信将更便宜，更易于实施
• 此应用程序中的无线功能比其他应用程序（声音，灯光等变化）要好，因为孩子的活动不会影响无线设备的性能，其他所有对象都容易受到孩子运动的影响
• 所有电话都配有BT，因此您可以消除家长需要携带的辅助设备，电话上的应用程序可能会以我从未想到的方式增加更多价值，但它们存在。

在技​​术实施方面：

• 我将构建具有可控制输出功率的BT设备。使用SPP或类似的东西，我可以对所需的输出功率进行编程，并对距离进行一些控制。

• 室内和室外的性能会有很大不同，但是您可以使用手机找出您是否在室内（使用GPS，或者说缺少GPS）并进行必要的调整。

您需要进行大量实验才能使此功能100％可用（即使在某些情况下也无法正常工作），但我的直觉是它足够好。

TI的IC（CC240或类似的产品，请访问TI网站）支持8位uC的BT低功耗（BTLE）。通过良好的编程和良好的硬件设计，您可以使密钥卡（银行使用的密钥卡）的大小小于10 $。（它不支持BT，但不支持BTLE），通过USB充电，并且电池可以工作一周。

我不知道您的应用程序是什么，但是可以精确测量短距离的设备就是声学测距仪，例如Maxbotics LV-MaxSonar-EZ系列设备。它既提供数字输出又提供模拟输出，并且可以分辨至1英寸左右。但是，这将需要一个人或两个人在其上安装设备。

是个好主意。实际上，我认为我是25年前第一次听到它:-)，它可能以前就存在过。

从广义上讲，我可以想到两种距离测量方法（两点之间，因此忽略三角测量）。通过了解速度来测量跳闸时间和推算距离，或者通过了解源功率来测量功率下降并推算距离。人们在测量设备的许多不同版本中都使用了光，声音（听觉和超声）和RF。

我不想阻止您，但我会指出一些复杂性来源：

• 干扰-当许多人在同一区域使用您的设备时，会发生什么情况，这些设备不应相互干扰。
• 视线-在没有视线的情况下会发生什么情况，例如人群，室内，超市货架后面等。测量距离会变得非常复杂。在没有卫星信号的情况下，GPS也不起作用。
• 监管问题。

如果您将其构建在其他一些设备（例如电话）之上，则可能会为您解决其中的一些问题。除了电话，我想不出完整的现成解决方案。

否则，技术的选择取决于您的价格目标，制造数量，所需的精度和其他规格，很难给出一个通用的答案。我的第一个想法是考虑使用RF和测量往返时间，也许您可​​以重用激光测距仪和/或无绳手机中的某些组件。困难在于您要处理光速，因此需要非常好的时机。

我一直在考虑类似应用程序的限制三角剖分。我写了关于波束成形的硕士论文，波束成形是一种用于使用固定传感器阵列确定方向的方法。我一直在寻找方向性声音，以获取连续的声音，例如汽车发动机，但是在这种情况下，这可能不是必需的。只需通过测量节点上不同传感器到达时间的差异，波束成形就可以很好地处理脉冲信号。知道了传感器的空间配置，就可以计算出原始方向。确保给定节点的所有传感器都不在同一平面上，甚至可以获取3-d源方向。如果在已知位置有多个分离的传感器节点，则对源位置进行三角剖分很简单。的该系统非常适合确定狙击手的位置。因此，如果您的孩子在预先安排好的传感器区域发射狙击步枪，问题就解决了！尽管我不保证可能会产生其他问题。

限制是任何单个节点只能计算源相对于其原始点的方向。但是，由于每个节点上都有多个传感器，因此可以使用该节点上的每个传感器作为起点来重复执行计算。四个传感器，四个方向。在一个完美的世界中，提供足够的信息来对三个空间中的位置进行三角测量。经常将设备连接到您的孩子，该设备会发出独特的脉冲信号，设计适当的传感器节点，您应该无家可归。

但是，然后您会进入有趣的部分。什么样的信号？传感器节点是什么样的？如果您将EM辐射用作信号，则必须具有非常精确的信号到达时序，或者传感器的间距很大，或者两者都有。既然您想要便携式，那可能不切实际。到达时间的差异将小于半纳秒！我会考虑声音。以这种方式计时到达时间要容易得多。让孩子携带偶尔会发出超声波脉冲的设备，例如每秒10 us 100 kHz脉冲。高度不够，没有人类，大多数动物听不到。您需要携带一个带有高通滤波器的麦克风阵列，并将其连接到适当的微处理器或FPGA中以运行波束成形和三角测量。

现在，所有这些都在理论上起作用。实际上，声音速度，采样率等的局部变化将引入误差。有多少错误，我还没有坐下来计算。不过，我怀疑这正在推动这种事情可能发挥多大的作用。但是，它将非常便宜，可能没有专利，并且可以避免EM频谱许可方面的任何问题。

不确定是否有音频频谱许可...

您的应用似乎非常适合制造商制造的超宽带（UWB）测距系统，例如：

• 量身定制
• 十波

两家制造商都出售评估套件。他们还出售一些模块，其中一些带有内置天线，这些模块比其芯片更容易集成到产品中（但最终成本更高）。

这些系统通过测量“询问器”和“标签”之间的脉冲无线电信号的传播时间来工作（每个制造商使用不同的术语）。与使用接收信号的功率（通常是基于Wifi或蓝牙的所有测距解决方案）相比，它们的准确性和可靠性更高。在短距离时，精度可能会在1厘米左右，而在较长距离时会降低。范围可以是20-70m，特别是在“轻松”环境下，例如户外公园。

与所有RF系统一样，所有方面都需要权衡取舍，而且技术可以达到很高的精度或很长的距离这一事实并不意味着它会以很小的功率预算和/或次优的紧凑型天线来实现。

GPS是一种选择，但是当天线不能很好地观察天空时（例如，在袋子的底部，上面有东西，或者握在手中时），精度可能会很差。市场上有一些非常紧凑的低功耗GPS模块，您可能应该先进行比较评估，然后再选择一项技术或另一项技术。