TOF（Time of Flight）飛行時間測距的基本原理
TOF 是一種通過測量光信號從發(fā)射端往返目標物體的時間來計算距離的技術(shù)。如下圖所示，激光器(Emitter)發(fā)射一束光，打到物體上被反射回來，探測器(Sensor)感應(yīng)到后，測算飛行時間，那么：
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距離 = 飛行時間 / 2 * 光速
TOF基本原理
TOF 分為兩種類型:
- 直接 TOF（dToF）：發(fā)射特定波長的光束，例如940nm(納米), 接收時過濾其它波長的光。
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間接 TOF（iToF）：把光調(diào)制為脈沖形式，計算反射回來的光波的相位差，計算時間，如下圖。
iTOF原理
TOF 與紅外、超聲雷達、毫米波雷達的區(qū)別
從下圖可以看出：
- TOF: 適合小范圍高精度測距，受環(huán)境影響較小，高端可以做3D掃描，手勢、人臉識別。
- 超聲波雷達: 適合較大范圍測距和感應(yīng)，例如倒車雷達，車位感應(yīng)。
- 毫米波雷達: 適合較大范圍高精度測距，不受環(huán)境影響。汽車和人體感應(yīng)應(yīng)用多。
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紅外: 適合人體感應(yīng)類應(yīng)用，不適合高溫的環(huán)境。
TOF-超聲波-毫米波-紅外的區(qū)別
ST(意法半導(dǎo)體)做了什么
TOF一般應(yīng)用在高端的場景，例如手機上的人臉識別，汽車的自動駕駛，稍低端的有掃地機器人等。ST(意法半導(dǎo)體)以及國內(nèi)一些傳感器供應(yīng)商為個人用戶開發(fā)了許多低成本的TOF芯片(模塊)。如下圖，ST把激光收發(fā)，信號測量等模塊全封裝到一個模塊內(nèi)，用戶只要簡單的操作即可獲取距離，信號強度，環(huán)境光強度等信息。單區(qū)檢測適合距離測量，多區(qū)檢測適合3D掃描應(yīng)用。
我們做了什么
ST公司(意法半導(dǎo)體)的VL53L3CX系列，體積一般芯片大小，成本10元人民幣左右，我們用來做智能家居及距離測量等產(chǎn)品(DEMO)。
這系列的TOF芯片與普通的感應(yīng)傳感器有一些不同，它不但能測量距離，同時還會返回信號強度，環(huán)境光強度這兩個實時值。通過信號強度可以區(qū)分是人還是小飛蟲(有的感應(yīng)開關(guān)，小飛蟲飛過也會亮)。通過環(huán)境光強度可以設(shè)置晚上才亮，白天不亮，可以做小夜燈之類的應(yīng)用。
隨著智能家居的興起，人們越來越愿意用手機控制硬件。我們也配備了藍牙功能，節(jié)省硬件成本和產(chǎn)品體積。用戶只要使用微信掃二維碼，即可以打開微信小程序，然后自動通過藍牙連接該設(shè)備，用戶就可以自定義配置參數(shù)了。
臺燈
如下圖，我們的demo板加上5V供電的LED燈帶組成了一個臺燈，比普通臺燈還要節(jié)省空間。是手掃感應(yīng)開關(guān)，還有人體存在感應(yīng)，如果人不在感應(yīng)范圍內(nèi)，過一段時間燈自動熄滅，這個延時時間可以通過微信小程序設(shè)置。
小夜燈和化妝燈
如下圖，中間右邊綠光位置是TOF demo板，一路開關(guān)控制往下走線的LED燈，當指定范圍內(nèi)有人時就會開（白天不開）。另一路開關(guān)控制往上走線的LED燈，需要人揮手感應(yīng)開關(guān)，這一路LED燈帶圍著墻上的鏡柜繞了兩圈，給美女們化妝時補光用。
手掃感應(yīng)燈
有些廚房頂部的吸頂燈往往在身后，燈打下來，前面的切菜區(qū)會有陰影，因此前面需要有一個補光燈。在廚房操作時，手往往比較臟，感應(yīng)開關(guān)要比實體開關(guān)更適合。
下圖是一個安裝在廚房的手掃感應(yīng)燈，是TOF demo板和一個LED燈條組成，與臺燈功能一樣，都是通過手掃感應(yīng)開關(guān)。人離開一段時間后自動熄滅。
人體或手掃感應(yīng)探頭
下圖包括三部分，右上白色盒子是LED燈電源，支持AC 220V轉(zhuǎn)DC 12V或DC 24V，可外掛對應(yīng)電壓的LED燈帶，控制方式支持人體感應(yīng)，手掃感應(yīng)等。
戶外液位測距設(shè)備
有些地方需要抽水到樓頂儲水罐，如何得知液位高度呢，有的做法是使用浮球控制抽水開關(guān)，有的做法是人工控制開關(guān)，抽到溢出為止。本方案使用TOF來測量液位高度，設(shè)備配置光伏充電模塊和藍牙模塊，用戶可以通過微信掃描二維碼連接設(shè)備，查看實時液位水平。
你認為應(yīng)該是什么
以上的方案和demo有實際作用嗎？未來會成為產(chǎn)品嗎？或者應(yīng)該做成什么樣子呢？請給出你寶貴的意見，謝謝。
