屋内測位マップ:ビーコンを基盤としたRTLS座標系の構築方法
一般的な GPS(精度3~10m)や RTK GPS(センチメートル級の精度だが、開けた空と衛星の視界が必要)とは異なり、屋内測位システム は固定ビーコンを基準に対象物をトラッキングします。そのため、屋内・屋外を問わず、高精度な RTLS の導入では、ビーコンの配置がすべての基礎となります。
人のための屋内ナビゲーションマップと、自律型ロボットやドローン、人員・フォークリフトなどの移動体の高精度トラッキングのための屋内測位マップは、根本的に異なるものです:
- 人のためのマップ:建物、倉庫、工場の基本的な2Dまたは3Dの可視化で、ドア、ホール、窓などの視覚的な手がかりにより、建物内で自分の位置を把握し、目的の場所への道を見つけるためのものです。人のためのマップは単なる絵にすぎません。
- ロボットや自動化システムのためのマップ:絵ではなく、固定ビーコン(アンカー)とその座標、そして固定ビーコンとモバイルビーコン(タグ)間の通信を含む、完全な屋内測位システムそのものです。したがって、単に「屋内ナビゲーションマップ」ではなく「固定ビーコンによる屋内測位マップ」と呼ぶのが正確です。実際の屋内測位システムやRTLSのほとんどは、超音波、超広帯域(UWB)無線、BLE、WiFiなど、さまざまな技術を用いた固定ビーコンに依存しているからです。
屋内測位マップとは何か:フロアプランではなくビーコンマップである理由
マップは、次の要素で構成されます:1つ以上のサブマップ。
各サブマップは、携帯電話網のセルのように、それぞれ担当エリアをカバーします。サブマップは1、2、3、または4台の固定ビーコンで構成され、ビーコンの台数と配置に応じて1D、2D、3Dのトラッキングが可能です。
サービスゾーンは、各サブマップの担当範囲を直接定義したゾーンです。サブマップは、信号がそれより遠くまで届く場合でも、自身のサービスゾーン内でのみトラッキングを行います。これにより、重なり合うサブマップによるあいまいさや矛盾する位置情報がなくなります。
ハンドオーバーゾーンは、隣接するサービスゾーン間の細い重なり領域です。トラッキング対象があるサブマップから別のサブマップへ移動するとき、ハンドオーバーゾーンにより、途切れやジャンプ、トラッキングの連続性の喪失なしに、位置がスムーズに引き継がれます。
サブマップ、サービスゾーン、ハンドオーバーゾーン:RTLSマップの構成要素
フロアプランのオーバーレイ:人のための視覚レイヤーで、IPSには不要
フロアプラン(背景図)は、屋内空間を視覚的に示すグラフィックのオーバーレイです。屋内測位システムはこれをトラッキングには使用しません。ドア、出入口、窓、角など、見慣れた視覚的な手がかりと照らし合わせてトラッキング対象を確認したい人間のオペレーターのためだけのものです。
フロアプランを入手する最も簡単な方法は、建物の避難経路図を使うことです。実際の建築図面があれば、さらに適しています。
重要:フロアプランは任意であり、人間のオペレーターのためにのみ必要です。IPS自体は、固定ビーコンの座標とビーコン間の距離だけに基づいて動作し、空間のグラフィック表現には一切依存しません。
実例:倉庫・組立工場のトラッキング用ビーコンマップ
実践例をご覧ください:フロアプラン、ビーコンマップ、複数のサブマップ、多数のサービスゾーンとハンドオーバーゾーンを含む、倉庫・組立工場向けの屋内ナビゲーションマップの作成例です。
工場内の作業員の高精度トラッキング。