基于TOF距离传感器的疫情防控距离控制器

2019年底新冠肺炎病毒逐渐出现在人们的视野中，并迅速席卷了亚、欧等地区，造成了大量的人员伤亡及财政损失。本文根据新冠肺炎病毒传播方式提出了基于TOF距离传感器的可用于疫情防控常态化下的便携距离传感器，该系统可实时监测用户与周围人群之间的直线距离并实现对该数据的上传，工作端利用该数据能够实时对用户与他人的距离做出判断，超过预设阈值会触发告警功能。在通过具体的功能和性能测试后，距离控制系统能够实时监测距离，同时它也具有高效的数据上传能力以及较好的可靠性与稳定性。用户可将其佩戴在身上以保证出行安全距离。

自2019 年12 月以来，新冠逐步出现在人们视野中，随后以摧枯拉朽之势席卷全球。从2020 年1 月19 日COVID-19 (新冠病毒)爆发到2021 年12 月24 日晚，全球新冠肺炎的累计确诊人数已经达到了279,260,158 例，并且确诊人数还在不断增加。而目前市面上多是以口罩、消毒酒精等产品来进行防疫工作，还没有针对疫情控距方面的个人产品出现。

通过资料的收集与整理，我们发现了目前有一家利用超声波测距原理制作社交距离保持器的公司“奥迪威”[1]。我们以该公司为例，这家公司是以敏感元器件和传感器及相应模组的研究、设计、生产和销售为主营业务的高新技术企业，是细分行业领先的传感器元器件及解决方案的提供商。但是他们的产品存在价格昂贵、不易携带以及功能性单一的缺点，无法成为疫情防控状态下的有效防疫手段。而本系统的设立目的是打造一款便携式距离传感器， 可实时监测用户与人群之间的距离并及时做出有效提醒， 以更加低廉的成本达到科学抗疫的目标。虽然在国内外暂未发现相同定位的设计方案，但如“奥迪威”般定位于其他领域的类似应用仍然能够为本系统的设计提供一些参考意义。

基于当前国内外疫情形势依旧紧张棘手，保持距离成为有效避免疫情持续扩散的一种方式，文中提出并实现了一款距离监测系统。这套系统能够有效监测到用户与其他人之间的直线距离并在距离缩短至一定程度时给予告警措施，用于疫情防控常态化下解决人们在社交中对保持安全距离缺乏主动意识的问题，利用开源科技助力科学抗疫。

2. 总体设计 2.1. 系统总体原理 系统采用TOF 距离传感器测量环境中其他人与用户相隔的距离，以Seeeduino XIAO 控制器主板为控制中心，当周围环境中的人群与用户距离达到或者超过设定阈值时，系统就会进行蜂鸣器报警。

本设计根据系统建设需要，设定报警情况的阈值，当超过这个值的时候，就会给予相应的告警。本文将设计TOF 距离传感器， 主要负责监控公共活动空间或指定环境中的人群与用户之间的距离。

TOF 距离传感器(VL53L0X)上有两个孔，一个是VCSEL 激光发射孔，一个是SPAD 激光检测阵列的孔。它采用940 nm 垂直腔面发射激光器发射出激光，激光碰到障碍物后反射回来被VL53L0X 接收到，测量激光在空气中的传播时间，进而得到物体相隔距离[2]。激光的飞行时间属于采集到的模拟信号，传感器可以对它进行加工和转换成数字信号，传送到主控板中储存起来，为后期工作提供数据源。经过相关程序进行