Metodo di misurazione della distanza tra un emettitore e un ricevitore basata sull’attenuazione selettiva in frequenza di onde viaggianti

La misurazione della distanza tra due punti ha molteplici impieghi. Tra questi, per esempio, il calcolo della posizione e il monitoraggio al chiuso, o indoor, di persone e risorse per le console di gioco, la realtà aumentata, il monitoraggio medico, il training sportivo o medicale, la sicurezza e la logistica, sono applicazioni di questa tecnologia emergente. La localizzazione può essere calcolata geometricamente da più misurazioni della distanza tra punti di riferimento e sensori mobili. La misura di distanza può essere effettuata misurando il tempo di volo di un segnale ultrasonico che viaggia da un emettitore a sensori riceventi. Ciò però richiede una stretta sincronizzazione tra l’emettitore e i sensori. Questa sincronizzazione è fatta solitamente utilizzando un canale radio o ottico, che richiede ulteriore hardware e alimentazione per funzionare. D’altra parte, per molte applicazioni di grande interesse sono necessari sensori a basso costo, piccoli, leggeri, con batterie di ridottissime dimensioni, o anche senza batterie. Qui si propone un metodo innovativo per misurare la distanza in un mezzo che presenta assorbimento, la cui entità dipende dalla frequenza del segnale stesso. È trattato specificamente il caso dei un segnale ultrasonico che si propaga in aria tra l’emettitore e un sensore ricevente, ma un discorso analogo vale per la propagazione delle onde elettromagnetiche in un mezzo dissipativo. Qui si utilizza un opportuno segnale ultrasonico codificato e si sfrutta il diverso assorbimento che il segnale subisce a frequenze diverse, ottenendo la misura della distanza tra emettitore e ricevitore/i senza la necessità di alcuna sincronizzazione tra loro. Insieme al metodo, è qui descritta una formula matematica che consente di calcolare la distanza emettitore-ricevitore a partire dalla misura del rapporto tra ampiezze dei segnali ricevuti e dei coefficienti di assorbimento del segnale alle frequenze di interesse. Il livello di assorbimento in aria può essere misurato in precedenza oppure ad intervalli opportuni nel tempo contemporaneamente all’utilizzo della tecnica qui esposta. Con misure tra sensore ricevente e più emettitori posizionati in luoghi differenti opportuni, è possibile localizzare il sensore ricevente in un dato sistema di riferimento.