Как получить координаты объекта в помещении?

Question

[Александр]

Доброго времени суток!

Есть некий объект, перемещающийся в замкнутом пространстве площадью около 100 м. Перемещение происходит, по факту, на плоскости (пол помещения). Природа перемещения находится за рамками предметной области. Необходимо определить в какой точке этой плоскости в настоящий момент находится объект. Идеальным было бы построить его маршрут для дальнейшего анализа. Буду рад любым подсказкам по реализации, как программной, так и аппаратной части.

Заранее благодарю!

Answer 1

[Eddy_Em]

Если нужна точность "±3 лаптя", то все достаточно просто: размещаем пару ультразвуковых приемопередатчиков, такую же штуку ставим на "объект" и пингуем его поочередно то одной, то другой пищалкой. По задержкам вычисляем координаты.
Более точно (и более просто) измерить координаты поможет видеокамера (или даже несколько), размещенная где-нибудь в углу.
Ну, а уж совсем точно явно не получится: уже не та ценовая категория! Хотя, нет: если на пол нанести сетку (скажем, с шагом 1дм), для грубого вычисления положения поставить камеру в углу помещения, а для уточнения - на сам "объект", то вполне с точностью до сантиметра после калибровки можно будет вычислять.

Comments

[Александр]

Благодарю за оперативный и полный ответ!

Если позволите, пара сопутствующих вопросов:
* Разве не вреден ультразвук для человека, если он будет находиться в данном помещении?
* Разницу приема сигнала радиопередатчиков зафиксировать будет нереально?

Дело в том, что пинг по сигналу видится мне более универсальным и мобильным. Установка и настройка камер, не говоря уже о подготовке поверхности пола - дело трудоемкое и не всегда возможное. А передатчик на объект прилепил, несколько приемников по периметру поставил и вперед...

[Eddy_Em]

Александр: нет, ультразвук в том диапазоне, в котором УЗ-датчики работают, совершенно безвреден.
Радиопередатчики можно использовать, но т.к. свет проходит 1м за 3.3нс, добиться "на коленке" вменяемой точности не получится, измеряя задержки. Другое дело — интерференция, но в этом случае позиционирование будет относительным.

Для реализации переносного варианта самым простым решением будет как раз ультразвук: ставим в наиболее удаленные углы две пищалки, третью ставим в один из оставшихся углов (без третьей будет неопределенность положения). На самом объекте пищалка должна быть всенаправленной (либо несколько пищалок с узкой диаграммой, либо одна, смотрящая вверх, но с конусным отражателем над ней). Поочередно "пингуем" объект каждой из пищалок, определяем расстояние, затем выдаем координаты.

Кстати, можно все автоматизировать: в самом начале неподвижные детекторы пингуют друг друга, определяя расстояния между собой, а затем уже пингуют объект. Тогда на выходе будут нормальные декартовы координаты.

[Александр]

Еще раз выражу свою благодарность!

[Eddy_Em]

Александр: кстати, я вот подумал: ведь не нужен третий стационарный передатчик. Исключить неоднозначность можно, если два передатчика поставить около одной длинной стены. Точность определения координат в дальних углах несколько снизится, зато упростится методика пересчета задержек в декартовы координаты.
Можно взять за основу подобный модуль и перепаять его под свои нужды.

[Александр]

Японский Городовой: переделать - это для меня звучит сильно. Сейчас ищу отдельные модули передачи сигнала и и приема. Нарвался на пост habrahabr.ru/post/157619 Как я понимаю проблемы ультразвука там несколько преувеличены? Эхо сигнал должен отфильтровываться, а наличие помех можно решить как раз дополнительным приемником?
А в случае появления в детектируемом пространстве второго объекта с ультразвуковой меткой система начнет путаться?

[Eddy_Em]

Александр: ну, не сказал бы, что преувеличены: проблема с эхом будет однозначно. А еще будет проблема при наличии посторонних предметов между источником и приемником. Но все это решается. Если и на источнике, и на приемнике будут RTC (ну или хотя бы системные таймеры будут работать с минимальным разнобоем), то проблема эха решается задержками (т.е. приемник получил сигнал, подождал 1-2 секунды, отправил ответ).
Ну и фильтрация, скажем, скользящей медианой тоже поможет (правда, нужно учитывать реальные возможности — вдруг ваш объект сможет мотаться со скоростью пару метров в секунду?).

Для обобщения на случай нескольких объектов придется выдумывать какой-нибудь протокол распознавания. Я бы взял недорогие приемники-передатчики на 315МГц и при их помощи посылал бы сначала сигнал объекту, что именно ему нужно будет сейчас реагировать на УЗ импульсы, а потом уже "пинговал" бы. Такой подход позволит упростить систему определения расстояний (т.е. фактически она будет работать как с одним объектом). Естественно, объекты должны быть достаточно небольшими, чтобы не создавать проблем (т.е. не поглощать УЗ).