Drahtlose Triangulation mit hoher Genauigkeit auf kleinem Raum?

Die Frage gibt ziemlich genau die Grundidee an, aber hier ist mein Anwendungsfall. Tabletop-Wargaming.

Optimalerweise möchte ich in der Lage sein, jedes meiner „Spielstücke“ mit einer Art Tag zu markieren, ein paar Sensoren um den Umfang des Spielbereichs herum zu platzieren und ein Gerät zu haben, auf dem eine Anwendung ausgeführt wird, die in der Lage wäre, festzustellen, wie weit solche und ein solches Tag/eine solche Einheit stammt von einem anderen im Spielbereich.

Als solche:

  1. Ein solches System müsste in der Lage sein, verschiedene "Tags" zu unterscheiden, oder, wenn keine Tags verwendet werden, eine Methode, dies zu tun
  2. Haben Sie eine Genauigkeit von Millimetern oder besser und einen Bereich über einen variablen Spielbereich von ca. 5 bis 10 Fuß gewürfelt.
  3. In angemessener Zeit „auffrischen“ können. (alle paar Sekunden ist gut genug)

Optional

  1. Eine Art machtloses Etikett, wenn es funktioniert (also muss ich mir keine Sorgen machen, die Batterien auf Hunderte von kleinen Figuren zu wechseln)
  2. So viele im Laden gekaufte Komponenten wie möglich. (und daher hoffentlich einigermaßen erschwinglich und mit einem Minimum an hausgemachten Teilen)

Ich bin ein Software-Typ, also wenn etwas an den Punkt kommt, an dem rohe Zahlen in einen Computer kommen, bin ich gut. Die Figuren müssen nur genau im Spielbereich gefunden/verfolgt werden, und der Computer kann die Zahlen zerkleinern, um Entfernungen zu bestimmen. In Bezug auf die Elektronik fällt es mir schwer, etwas zu finden (siehe Bearbeiten unten) oder überhaupt darüber nachzudenken, wie ich dieses System zusammenstellen kann. Ich habe mir RFID-Tags angesehen, und sie scheinen gut zum Speichern von Informationen zu sein, aber nicht so gut zum Triangulieren von Entfernungen. Jede Hilfe oder Beratung wäre willkommen, aber für diese Frage;

Welche Hardware/Technologie/Setup kann möglicherweise (und hoffentlich gut) die oben genannten Anforderungen erfüllen? Gibt es so etwas?

EDIT (Plausibilität)

Ich habe noch etwas gesucht und gefunden; http://lunantech.blogspot.com/ Die Videos scheinen zu zeigen, dass dies möglich ist? Dieser Herr scheint eine ähnliche Wirkung erzielt zu haben, wie ich sie suche. (Ich bin mir nur nicht sicher, wie, ist das anwendbar?)

Ebenso verfolgt das Soloshot-Gerät ein „Tag“: https://www.youtube.com/watch?v=ApqQW5Nx1qI

„5-20 Fuß Würfel“ Bedeutet das, dass Ihr „Spielbrett“ 3D ist?
Ja, unter Berücksichtigung des Geländes können sich Figuren normalerweise bis zu 15 Zoll über dem "Bodenniveau" befinden. Ich hätte auch gerne die Möglichkeit, ein Luft-/Raumkampfspiel mit echtem 3D zu entwickeln.
Dieser taucht etwa jede Woche auf, und die Standardantwort scheint zu lauten: „einfach … nein“.
Ich würde in eine andere Richtung denken, da mir die Triangulationssache in einer Umgebung mit dynamischen Hindernissen hoffnungslos erscheint. Zum Beispiel Sensoren in jedem Stück, die seine Position relativ zu den Nachbarn bestimmen. Aber es wird Sie kosten.
Erwägen Sie die Verwendung von Ultraschallwandlern anstelle von HF. Schallwellen sind so langsam, dass die Anforderungen an die Zeitgenauigkeit um Größenordnungen einfacher werden. Hier ist ein Beispielsystem: cricket.csail.mit.edu
@jms danke für den Link, ich schaue es mir an, aber ich denke, Sonic wird Probleme mit dem Gelände haben, wenn es im Weg ist.
Das ist ein kleines Problem, es sei denn, Ihr Kriegsspiel findet in einem tiefen Tal oder einer Schlucht statt. Wenn Sie besorgt sind, fügen Sie einige redundante Mikrofone am Rand hinzu, damit Sie unter allen Bedingungen eine genaue Positionsbestimmung erhalten. Reflexionen sind kein Problem: Verwenden Sie einfach den ersten Hinweis eines Signals als Zeitreferenz, da es länger dauert, bis die Reflexionen ankommen.
@Eugen Sch. Es ist nicht so sehr, wirklich zu bestimmen, wo sie relativ zueinander sind, sondern wo sie sich in dem gegebenen Raum genau befinden und das Gerät die Zahlen knacken zu lassen, um herauszufinden, wie weit sie voneinander entfernt sind. Ich werde bearbeiten, um klarer zu sein
@Marky Relativ zueinander lässt sich leicht in relativ zu einem festen Punkt übersetzen.
Ich erinnere mich, dass ein früher großer Tintenstrahldrucker (auch MIT?) einen Funken und mehr als 3 Mikrofone verwendete, die auf das Geräusch des Funkens lauschten, um die Position des Druckkopfs zu bestimmen. Wenn Sie Piezo-Hammer-Scheiben-Baugruppen von Feuerzeugen verwenden, könnte es batterielos sein - aber es würde wahrscheinlich zu Beginn und am Ende jeder Bewegung Funken erfordern - also müssten Sie wissen, wo sich jedes Ding befindet, und dann Funken, um dies anzuzeigen einer, der bewegt werden soll, und dann erneut funken, um anzuzeigen, wo er gelandet ist. Eine kleine Stimmgabel/ein kleiner Hammer (anstelle eines Funkens) könnte über die Frequenz eine begrenzte ID geben. Beides würde jedoch nur über die manuelle Aktivierung aktualisiert.

Antworten (4)

Kameras, so viele wie möglich, und tonnenweise Bildverarbeitung. Kleben Sie fluoreszierende Aufkleber auf Ihre Minifiguren, oder noch besser, bemalen Sie sie mit unterschiedlichen fluoreszierenden Farben, und Sie können eine Genauigkeit von 1 cm erzielen. Jedes Funkgerät unter 30 GHz liefert Ihnen aufgrund der Wellenlängenbegrenzung nicht die erforderliche Genauigkeit.

Ich hätte gedacht, dass es für eine Genauigkeit von 1 mm näher an 300 GHz liegt. Angenommen, wir brauchen eine Wellenlänge von 1 mm. Es sei denn, Sie denken darüber nach, Subwellenlängen-Interferometrie durchzuführen, um die zusätzliche Präzision zu erhalten.
Sie benötigen keine Multi-GHz-Funkgeräte, um hochgenaue Messungen durchzuführen. Triangulation oder Trilateration mit mehreren Sendern/Empfängern kann dies (relativ) einfach tun. Ich stimme zu, dass ein paar Kameras und etwas Zeit mit OpenCV wahrscheinlich der billigste und schnellste Weg nach vorne sind.

Ich würde in Betracht ziehen, mindestens zwei HD-Webcams zu verwenden, die von außerhalb des Tisches quer und darauf in mehr oder weniger orthogonale Richtungen blicken. Führen Sie die Cams in etwas aus, auf dem eine geeignete Vision-Analysebibliothek ausgeführt wird. OpenCV würde gut funktionieren, wenn es von Ihrer bevorzugten Sprache ausgeführt wird, es wird unter C, Python, Perl und vielen Dingen ausgeführt. Auf diese Weise können Sie Teile in 3 Dimensionen triangulieren. Eine Alternative könnte eine nach unten gerichtete Einzelkamera für die 2D-Positionierung sein.

Teile markieren? Wenn sie sich optisch unterscheiden und die Beleuchtung einen ausreichenden Kontrast bietet, ist eine Kennzeichnung nicht erforderlich. Ansonsten vielleicht ein kleiner senkrechter Rundstab, sprich Holzdübel, also identisches Aussehen aus jeder Richtung, mit Strichcodebändern, für die 2-Kamera-Lösung. Eine Alternative für die einzelne obere Kamera wäre eine flache Scheibe auf dem Kopf, die ein QR-ähnliches Muster ermöglicht und möglicherweise kompakter als der Stab ist.

Mit nur Schwarzweiß hätten Sie maximalen Kontrast, benötigen aber mindestens log2 (Anzahl der Teile) Bänder. Mit mehr Farben können Sie mehr Bits pro Band erhalten, also sind beim Spektrum, Schwarz und Weiß, 8 Farben 3 Bits pro Band. Je höher die Def der Kamera, desto kleiner können die Merkmale des Tags sein.

Die Kamera muss nicht in einer kalibrierten Position sein, wenn die Tischplatte ein paar Kalibrierziele enthält.

Wenn Sie das Erkennungssystem zum Laufen bringen, können Sie einen Projektor hinzufügen, um Hinweise oder Szenen auf den Tisch zu werfen.

Hey, habe ich gerade ein brauchbares Produkt entworfen und verschenkt?

Ja, hast du. Viele Unternehmen haben diese Lösung für mehrere Industrieprojekte ausprobiert. Die Erfolgsquote kenne ich leider nicht.

Es gibt viele Möglichkeiten, dies alles mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen anzugehen. Die 3D-Bildgebung bietet Ihnen alles, was Sie sich wünschen, aber Sie benötigen eine hervorragende Beleuchtung (und Sichtlinie) sowie einige ziemlich beeindruckende Hardware und Software, die dazugehören. Sie haben nie erwähnt, wie hoch die Aktualisierungsrate oder Größe der Teile sein muss, also werde ich auf dem Weg eine Reihe von Annahmen treffen.

Die Doppler-Effekt-Triangulation mit Radiowellen wird so gut wie unmöglich sein. Ich sage nicht, dass es unmöglich ist, aber angesichts Ihrer DIY-Kriterien gehen Sie diesen Weg einfach nicht.

Die Triangulation mit Ultraschall ist machbar, aber die Teile sind nicht winzig (wenn Sie diese Größe anstreben) und es wird ein viel größerer Strombedarf als bei Funk erforderlich sein.

Eine IR-Kamera, bei der jedes Teil einen einzigartigen Impuls aussendet, wäre billig und energieeffizient, aber es wird sehr schwierig sein, 3D zu erhalten.

Ich habe ein Projekt wie dieses einmal für die Triangulation in einem Gebäude gemacht. Wir haben uns für die Signalstärke entschieden, da sie sich über kleine Entfernungen erheblich ändert. Das Problem bei diesem Ansatz besteht darin, dass er schwankt, während das Tag statisch ist, und leicht durch die Umgebung beeinflusst wird. Ich denke, die Lösung besteht hier darin, 2 oder mehr Empfänger an jeder Erkennungsstation zu verwenden und dann die Differenz zwischen den 2 zu verwenden, um eine Peilung zu erhalten. Vergleichen Sie die Peilung mit anderen Stationen, um eine Position zu triangulieren. Wenn jede Spielfigur eine eindeutige ID überträgt, wären die Softwareanforderungen begrenzt. Hier ist eine schnelle Skizze.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abgesehen von der technischen Machbarkeit ist das größte Problem, mit dem Sie konfrontiert werden, die Stromversorgung der einzelnen Spielelemente. RFID und andere „machtlose“ Optionen werden etwas noch herausfordernder oder unmöglich machen. Sie benötigen entweder große Batterien im Verhältnis zum Verbrauch, eine niedrige Aktualisierungsrate, um den Batteriebedarf zu minimieren (dh einen Standort pro Sekunde statt Hunderte) oder kleine Solarmodule (dh Solarrechner), um langsam genug Ladung aufzubauen, um a zu zwitschern Position.

Schließlich, da Sie ein Software-Typ sind, werden Sie einen Hardware-Typ finden wollen, mit dem Sie arbeiten können. Wenn Sie keine finden können, dann bereiten Sie sich darauf vor, viel zu lesen und zu lernen. Was Sie zu erreichen versuchen, ist nicht einfach, egal wer Sie sind. Ich hoffe, Sie haben Erfolg, denn es wäre ziemlich cool.

Barcodes auf den Stücken, die mit IR-Beleuchtung sichtbar sind, können bei der Mehrdeutigkeitsauflösung helfen.

Verwenden Sie RFID-Radar .

Ich bin mir nicht sicher, was die Auflösung in diesen Tagen ist.

Ich denke, sie verwenden zwei Antennen für die Phasenerfassung, um die Richtung zu bestimmen, und eine dritte Antenne für die Position.

Drahtlose Triangulation mit hoher Genauigkeit auf kleinem Raum?
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