Tracciamento della posizione di un oggetto

Stimare e tracciare la posizione di un oggetto

Il problema di stimare la posizione di un oggetto rispetto ad un sistema di riferimento fisso può essere risolto misurando la distanza del oggetto rispetto diversi punti di riferimento di cui sia nota la posizione. Se l’oggetto è in movimento rispetto al sistema di riferimento la misura deve essere ripetuta nel tempo per tracciare la traiettoria seguita dal bersaglio. La stima della distanza rispetto ad un punto di riferimento può essere ottenuta mediante diverse tecniche (vedi Misurare la distanza di un oggetto). Se l’oggetto è in movimento la velocità del sistema di misura è un parametro importante: il tempo necessario per ottenere la stima della distanza ed il numero di misure eseguite ogni secondo sono determinati per le prestazioni complessive del sistema.

Solitamente la velocità del sistema è inversamente proporzionale all’accuratezza ed entrambi i parametri sono fortemente influenzati dal costo dei componenti utilizzati.

Stima basata su trilaterazione o multilaterazione

Avendo a disposizione la misura della distanza rispetto ad almeno quattro punti di riferimento noti (d1,d2,d3,d4) in un determinato istante di tempo t_0 è possibile determinare matematicamente in maniera univoca la posizione del bersaglio nello spazio (intersezione di quattro sfere di raggio d1,d2,d3,d4).

Stima basata su triangolazione ed array di sensori

Conoscendo la distanza del bersaglio misurata rispetto ad almeno due diversi sensori e la distanza tra i sensori stessi (segmento l) è possibile stimare la distanza d utilizzando le formule trigonometriche.

distance_by_triangulation

Wikipedia: triangolazione

Requisiti del sistema

  • Costo molto basso: idealmente inferiore ai 10€
  • Dimensioni e peso contenuti, facilmente trasportabile
  • Consumo di energia ridotto. Possibile elimentazione a batterie
  • Il bersaglio deve essere piccolo e “senza fili” in modo da poterlo montare su un oggetto in movimento di piccole dimensioni. Eventuale elettronica presente sul bersaglio deve essere passiva (trasfonder) oppure a bassissimo consumo. Al massimo può essere alimentato con batterie “a bottone”.
  • Campo di misura: almeno 10-400cm.
  • Frequenza di campionamento (numero di misure al secondo): il meglio che si riesce ad ottenere con componenti a basso costo
  • Accuratezza: il meglio che si riesce ad ottenere con componenti a basso costo

Esperimenti in corso

  1. Misura Intensità IR con sensore integrato TSSP4P38
  2. Misura tempo di volo treno di impulsi Sensori SR-04 (usati solo come ricevitori) ed emettitore su bersaglio
  3. Misura intensità luce (IR) riflessa da bersaglio verso ricevitore (fotodiodo)
  4. Misura intensità luce (IR) emessa da bersaglio che raggiunge il ricevitore (fotodiodo)
  5. Misura intensità segnale IR (treno di impulsi) emessa da bersaglio che raggiunge il ricevitore ()
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