高精度な屋内測位システム向けの、低レイテンシ・リアルタイムIMUセンサーフュージョン

可能であれば、IMUセンサーフュージョンのポストプロセッシングを選んでください。精度と信頼性の両面で、常にリアルタイムIMUセンサーフュージョンより優れています：

• ポストプロセッシングでは、より多くのデータを考慮できます。より多くのデータが手元にあるからです。長時間にわたってデータを蓄積してから使うため、信頼度が高まり、遮蔽、ノイズ、その他の干渉による位置の飛びに対するロバスト性も高まります
• 考慮できるデータが多いほど、精度、信頼度、ロバスト性が高まります

リアルタイムIMUセンサーフュージョンには、より多くのデータを使えるという特権がありません。より多くのデータを蓄積するには、より多くの時間が必要です。時間が増える = レイテンシが大きくなる。レイテンシが大きくてよいなら → IMUセンサーフュージョンのポストプロセッシング。見事に機能しますが、結果が得られるのはあとからです。

一方、リアルタイム低レイテンシIMUセンサーフュージョンで使えるのは、次のものです：

• 過去の超音波ベースの位置データ。一般的な更新レートは4〜20 Hzで、最新の超音波による位置更新からの平均レイテンシ = 1/(位置更新レート) = 1/20〜1/4秒 = 50〜250 msとなり、実際の産業用途の大半ではこれで問題ありません。ただし、過去のデータだけを使うのであれば、IMUは不要です。はるかに簡単で、多くの場合より信頼性の高い外挿アプローチに頼ることができます。一部の種類の移動体では見事に機能しますが、あくまで一部です 
• 最新の超音波による位置更新。これは非常に有用ですが、どのデータも100%の確信を持って信頼することはできません。しかも、超音波で測定した位置の急な変化が、移動体が何か強く重いものにぶつけられたことによる本当の変化なのか、それとも単なるノイズや遮蔽による飛びなのかを検証するための情報が、（まだ！）十分にありません。検証するための追加データがないため、確信が持てないのです。そのデータが手に入るころには、すでに新しいデータがあり、古いデータは単に古くなっているため、使うには手遅れです。常に先へ先へと急がなければなりません。そのため、このデータも確かに使っていますが、ルール、仮定、重みの補正に間接的に使うだけで、現在のデータの検証には使えません。その検証用データが現時点では得られないからです
• 生のIMUデータ。これは大いに役立ちます。位置が急に変化したと思われる場合、それは速度の急な変化、つまり大きな加速度も意味するので、実際には飛びがなかったことをIMUで容易に検出できます。これで一部の問題は解決します…つまり、ファントム／飛び／遮蔽か何かだった、ということです。たとえば、位置の飛びを説明できるような急激な加速度をIMUが示していなければ、測定された超音波ベースの位置が正しいという可能性は排除できます。正しくないのです。では、正しい位置はどこでしょうか？これは難しい問題です。ここから難しさが始まります。IMUに基づいて位置を計算するために、生のIMUデータで何をすべきでしょうか？…加速度を単純に二重積分する？そんなに簡単？実際はそうではありません。面の上に完全に水平に置いたIMUチップでも、X、Yにかなり目立つ加速度が出ます。生データを読み取って測ってみてください。チップは完璧ではないからです。キャリブレーションは？役に立ちますし、推奨します。非常に有用です。しかし、二重積分では誤差が時間の2乗で効いてくることを考えると、キャリブレーションを改善した効果は文字どおり短命です。1/4秒ではなく、1秒、2秒、5秒の間、±2cmの精度に収まることもあります！しかし、それまでです。その時間を過ぎると、打ち消されない積分誤差が支配的になり始め、ドリフトを打ち消すために、ドリフトしないデータソースが必要になります：光学式測位、UWB、オドメトリ、Marvelmindの超音波測位システム、あるいは、それらすべてを組み合わせればさらに良いでしょう。これが本当のセンサーフュージョンです。そして、それこそが当社の取り組みです。そこに、「単独のソースはどれも信頼できない」という一つの信条に基づく、自己チェック・自己検証アルゴリズムという工夫を加えています。しかし、効率的に融合すれば、それらは非常に信頼でき、確実で、高精度な屋内測位データのソースになります