¿Triangulación inalámbrica de alta precisión en un espacio pequeño?

la pregunta básicamente establece la idea básica, pero aquí está mi caso de uso; juegos de guerra de mesa.

De manera óptima, me gustaría poder etiquetar cada una de mis "piezas de juego" con algún tipo de etiqueta, colocar algunos sensores alrededor del perímetro del espacio de juego y tener un dispositivo que ejecute una aplicación que pueda decir qué tan lejos está ese espacio de juego. y dicha etiqueta/unidad es de cualquier otra en el área de juego.

Como tal:

  1. Tal sistema necesitaría ser capaz de diferenciar diferentes 'etiquetas', o si no se usan etiquetas, algún método para hacerlo.
  2. Tener una precisión milimétrica o mejor, y alcance sobre un área de juego variable de aprox. 5 a 10 pies en cubos.
  3. Ser capaz de 'actualizar' en un tiempo razonable. (cada pocos segundos es suficiente)

Opcionalmente

  1. Algún tipo de etiqueta sin poder si funciona (para que no tenga que preocuparme por cambiar las baterías en cientos de figuras pequeñas)
  2. Tantos componentes 'comprados en la tienda' como sea posible. (y por lo tanto, es de esperar que sea razonablemente asequible y con un mínimo de piezas caseras)

Soy un tipo de software, así que una vez que algo llega al punto en que hay números sin procesar en una computadora, estoy bien. Las figuras solo necesitan ser encontradas/seguidas en el espacio de juego con precisión, y la computadora puede procesar los números para determinar las distancias. En cuanto a la electrónica, me está costando encontrar (ver la edición a continuación) o incluso pensar en cómo armar este sistema. He mirado las etiquetas rfid y parecen buenas para almacenar información, pero no tan buenas para triangular distancias. Cualquier ayuda o consejo sería apreciado, pero para esta pregunta;

¿Qué hardware/tecnología/configuración puede posiblemente (y con suerte muy bien) cumplir con los requisitos anteriores? ¿Existe tal cosa?

EDITAR (plausibilidad)

Hice un poco más de búsqueda y encontré; http://lunantech.blogspot.com/ ¿ Los videos parecen demostrar que esto es posible? Este señor parece haber logrado un efecto similar al que busco. (Simplemente no estoy seguro de cómo, ¿es esto aplicable?)

Del mismo modo, el dispositivo Soloshot rastreando una 'etiqueta': https://www.youtube.com/watch?v=ApqQW5Nx1qI

"5-20 pies cúbicos" ¿Significa que su "tablero" de juego es 3D?
Sí, teniendo en cuenta el terreno, las figuras normalmente pueden encontrarse a más de 15 pulgadas sobre el "nivel del suelo". También me gustaría tener la capacidad de desarrollar un juego de combate aéreo/espacial con 3D real.
Este aparece cada semana más o menos, y la respuesta estándar parece ser "simplemente... no".
Pensaría en una dirección diferente, ya que la triangulación en un entorno con obstáculos dinámicos me parece inútil. Por ejemplo, sensores en cada pieza que determinan su ubicación en relación con los vecinos. Pero te costará.
Considere el uso de transductores ultrasónicos en lugar de RF. Las ondas de sonido son tan lentas que los requisitos de precisión de sincronización se vuelven más fáciles en órdenes de magnitud. Aquí hay un sistema de ejemplo: cricket.csail.mit.edu
@jms gracias por el enlace, lo miraré, pero creo que Sonic tendrá problemas con el terreno si se interpone en el camino.
Ese es un problema menor a menos que tu juego de guerra tenga lugar en un valle o cañón profundo. Si le preocupa, agregue algunos micrófonos redundantes en el perímetro para que pueda obtener una posición precisa en todas las condiciones. Los reflejos no serán un problema: solo use el primer indicio de una señal como referencia de tiempo, ya que los reflejos tardarán más en llegar.
@Eugene Sh. No se trata tanto de determinar realmente dónde están en relación con los demás, sino de dónde están en el espacio dado con precisión y dejar que el dispositivo procese los números para determinar qué tan separados están. Editaré para ser más claro.
@Marky Relativo entre sí se traduce fácilmente en relativo a algún punto fijo .
Recuerdo que una de las primeras impresoras de inyección de tinta a gran escala (¿también MIT?) usaba una chispa y más de 3 micrófonos que escuchaban el sonido de la chispa para determinar la ubicación del cabezal de impresión. Si usó conjuntos de disco de martillo piezoeléctrico de encendedores, podría no tener batería, pero probablemente requeriría chispas al comienzo y al final de cada movimiento, por lo que tendría que saber dónde estaba cada cosa, luego chispa para indicar el uno para ser movido, luego vuelve a encender para indicar dónde terminó. Un pequeño diapasón/martillo (en lugar de chispa) podría proporcionar una identificación limitada a través de la frecuencia. Pero cualquiera de los dos solo se actualizaría a través de la activación manual.

Respuestas (4)

Cámaras, tantas como puedas conseguir, y toneladas de procesamiento de imágenes. Pega pegatinas fluorescentes en tus minifiguras o, mejor aún, píntalas con distintos colores fluorescentes y podrás obtener una precisión de 1 cm. Cualquier radio por debajo de 30 GHz no le dará la precisión requerida debido al límite de longitud de onda.

Hubiera pensado que estaba más cerca de 300 GHz para una precisión de 1 mm. Suponiendo que necesitamos una longitud de onda de 1 mm. A menos que esté pensando en hacer una interferometría de longitud de onda inferior para obtener una precisión adicional.
No necesita radios de varios GHz para realizar mediciones de alta precisión. La triangulación o trilateración usando múltiples transmisores/receptores puede hacer esto con (relativa) facilidad. Estoy de acuerdo en que un par de cámaras y algo de tiempo con OpenCV es probablemente el camino a seguir más económico y rápido.

Consideraría usar al menos dos cámaras web HD, mirando desde fuera de la mesa, a través y hacia abajo, en direcciones más o menos ortogonales. Ejecute las cámaras en algo que ejecute una biblioteca de análisis de visión adecuada, OpenCV funcionaría bien, ejecutándose desde su idioma favorito, se ejecutará en C, Python, Perl, muchas cosas. Esto le permitirá triangular piezas en 3 dimensiones. Una alternativa podría ser una sola cámara mirando hacia abajo, para el posicionamiento 2D.

¿Etiquetar las piezas? Si son visualmente distintos y la iluminación ofrece suficiente contraste, entonces no hay necesidad de etiquetarlos. De lo contrario, tal vez una pequeña barra redonda vertical, digamos una espiga de madera, para que se vea idéntica desde cualquier dirección, con bandas con código de barras, para la solución de 2 cámaras. Una alternativa para la cámara superior única sería un disco plano en la cabeza, que permitiera un patrón tipo QR, potencialmente más compacto que la barra.

Con solo blanco y negro, tendría un contraste máximo, pero necesitaría al menos bandas log2 (número de piezas). Con más colores, puede obtener más bits por banda, por lo que con el espectro, blanco y negro, 8 colores son 3 bits por banda. Cuanto mayor sea la definición de la cámara, más pequeñas pueden ser las características de la etiqueta.

No es necesario que la cámara esté en una posición calibrada, si la parte superior de la mesa incluye un par de objetivos de calibración.

Cuando haga funcionar el sistema de reconocimiento, puede agregar un proyector para arrojar pistas o escenas sobre la mesa.

Oye, ¿acabo de diseñar y regalar un producto viable?

Si lo hiciste. Muchas empresas probaron esta solución para varios proyectos industriales. No sé la tasa de éxito, por desgracia.

Hay muchas maneras de abordar todo esto con diferentes pros y contras. Las imágenes en 3D le darán todo lo que ha pedido, pero necesitará una excelente iluminación (y línea de visión), y un hardware y software bastante impresionante para acompañarlo. Nunca mencionaste cuál debe ser la frecuencia de actualización o el tamaño de las piezas, así que voy a hacer una serie de suposiciones en el camino.

La triangulación del efecto Doppler con ondas de radio va a ser casi imposible. No digo que sea imposible, pero dados tus criterios de bricolaje, simplemente no sigas este camino.

La triangulación con ultrasonido es factible, pero las piezas no son pequeñas (si ese es el tamaño que está buscando) y habrá un requisito de potencia mucho mayor que con la radio.

Una cámara IR con cada pieza emitiendo un pulso único sería barata y sería eficiente en energía de la batería, pero sería muy difícil obtener 3D.

Una vez hice un proyecto como este para la triangulación en un edificio. Optamos por la intensidad de la señal, ya que cambia significativamente en distancias pequeñas. El problema con este enfoque es que fluctúa mientras la etiqueta es estática y es fácilmente influenciado por el entorno. Creo que la solución aquí es usar 2 o más receptores en cada estación de detección, luego usar la diferencia entre los 2 para obtener un rumbo. Compare el rumbo con otras estaciones para triangular una posición. Si cada pieza del juego transmite una identificación única, los requisitos del software serían limitados. Aquí hay un boceto rápido.

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El mayor problema al que te enfrentarás, además de la viabilidad técnica, es cómo alimentar cada pieza del juego. RFID y otras opciones 'impotentes' harán que algo desafiante sea aún más difícil o imposible. Necesitará baterías grandes en relación con el consumo, una frecuencia de actualización baja para minimizar las necesidades de la batería (es decir, una ubicación por segundo en lugar de cientos) o pequeños paneles solares (es decir, una calculadora solar) para acumular lentamente suficiente carga para emitir un pitido. posición.

Por último, dado que eres un tipo de software, querrás encontrar un tipo de hardware con quien trabajar. Si no puede encontrar uno, prepárese para leer y aprender mucho. Lo que estás tratando de lograr no es fácil sin importar quién seas. Espero que tengas éxito porque sería genial.

Los códigos de barras en las piezas visibles con iluminación IR pueden ayudar con la resolución de ambigüedades.

Utiliza radares RFID .

No estoy seguro de cuál es la resolución en estos días.

Creo que usan dos antenas para la detección de fase para determinar la dirección y una tercera antena para la posición.

¿Triangulación inalámbrica de alta precisión en un espacio pequeño?
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