屋内測位のための段階的なマップ構築 | Marvelmind

0:01 皆さん、こんにちは。今日は、基本的なシステムから複雑なシステムを構築する方法についてお話しします。伝えたいことはとてもシンプルで、「一歩ずつ進める」ということです。いきなり最終構成に飛びつかないでください。構成を飛ばさず、一度に一段階ずつ複雑さを増やしてください。これがこのプレゼンテーション全体の要点です。では、例を挙げましょう。倉庫全体をカバーする複雑なシステムを構築したいとします。多くの人員をトラッキングしたい。倉庫には多くのサブマップがあり、さらに数台のロボットやフォークリフトなどもトラッキングしたい。それは素晴らしいことです。最終的には IAアーキテクチャ（Inverse Architecture）を使いたい、そしてこの構成を構築したいと考えているとします。しかし、いきなり構築しようとしないでください。何かがうまくいかなくなる要因は非常に多いので、

1:01 おそらく失敗します。まずは、最もシンプルな構成である NIAアーキテクチャ（Non-Inverse Architecture）から始めることをおすすめします。最終的に構築したいのは IAアーキテクチャ（Inverse Architecture）の3Dで、サブマップも複数ですよね。それは構いません。いずれそうなりますが、それは後の話です。まずは、2台の固定ビーコン、1台のモバイルビーコンだけで、基本的なNIAアーキテクチャを構築します。固定ビーコンは、私たちが強くおすすめしているとおり、壁に固定ビーコンを2台設置するだけにします。たとえば、シンプルな Super-Beacon1台で完璧なトラッキングを実現します。完璧なトラッキングが得られたら、それで完了です。次の段階に進みます。IAアーキテクチャを構築したいのですから、次の段階はIAアーキテクチャの2Dとモバイルビーコン1台です。つまり、Super-Beaconベースでシステムを導入しているなら、実質的に変更するのは

2:00 ソフトウェアをNIAアーキテクチャからIAアーキテクチャに更新することだけです。もちろん確認は必要です。だからこそ、最初からIAアーキテクチャにすることはおすすめしていません。固定ビーコンが実際に2つの異なる周波数になっていることを確認する必要があります。思い出してください。IAアーキテクチャでは、固定ビーコンが超音波を発信します。そのため、超音波を同時に受信して、ある局からの超音波と別の局からの超音波を区別できるようにするには、それぞれが異なる超音波周波数で発信しなければなりません。つまり、物理的には同じSuper-Beaconを使いますが、それらはあらかじめ2つの異なる周波数、たとえば19 kHzと25 kHzになっている必要があります。ソフトウェアをNIAアーキテクチャからIAアーキテクチャに更新します。モバイルビーコンのソフトウェアをIAアーキテクチャ用に更新し、

2:58 さらにモデムのソフトウェアもIAアーキテクチャ用に更新します。これが済んだら、もちろんDefaultボタンを押すのを忘れないでください。物理的な構成はまったく同じですが、これでIAアーキテクチャになります。トラッキングに問題がないことを確認します。問題がなければ素晴らしいことで、もう次の段階に進んでいます。では、次の段階は何でしょうか。この場合、選択肢はいくつかあります。ここでは一例だけを挙げますが、構築した1つのサブマップに対して、すぐにモバイルビーコンを複数台に増やすこともできます。これは1つの道で、モバイルビーコンの数を増やしていきます。しかし私たちは、別の道をおすすめします。たとえば2Dのサブマップ1つの代わりに、3Dのサブマップを1つ作るのです。最終的には3Dのサブマップを構築する必要があるからです。いいですね。もう一度言いますが、複数のことを同時に変えてはいけません。変えるのは1つだけです。

3:56 IAアーキテクチャはすでにできています。モバイルビーコン1台もそのままです。では、何を変えるのか。2Dから3Dに変えます。当然、固定ビーコンは2台ではなく4台になります。そしてもちろん、すべての固定ビーコンの超音波周波数が異なっていなければなりません。そこを確認します。しかし、変更は2Dから3Dへという単純なひとつだけです。確認が済み、今度は3Dで完璧なトラッキングが得られました。素晴らしいですね。ここでも選択肢は2つあります。同じ3Dサブマップ内でモバイルビーコンの数を増やすか、最終的には複数の3Dサブマップでより広いエリアをカバーする必要があるので、サブマップを複数にするかです。この場合は2つにします。IAアーキテクチャは全般的に、特に3Dではより複雑なので、

4:54 いきなりサブマップをいくつもいくつも増やすのではなく、サブマップをもう1つ構築します。3Dの場合、すでに固定ビーコンが1、2、3、4台あり、3Dサブマップを1つ構築しています。もう1つの3Dサブマップを構築するには、固定ビーコンをさらに2台追加します。これらも、先の4台とは異なる周波数でなければなりません。つまり、サブマップが2つになります。1つは、たとえば19、31、37、25。もう1つのサブマップは、2台の重複するビーコンを含めて、たとえば19、25、45、22です。こうしたものを構築したら、次にサービスゾーンを構築します。サブマップが2つ以上ある場合は、サービスゾーンを構築しなければならないからです。サブマップが1つだけなら、

5:52 サービスゾーンを明示的に定義しなくても構築できます。ただし、定義しなくても、常に何らかの設定は存在します。半径は30メートルなので、サービスゾーンはあるのです。しかし、マップを複数構築する場合は、必ずサービスゾーンを定義しなければなりません。そうしないと、ビーコン、つまりモバイルビーコンがこのエリアにいるときは、このサブマップだけでトラッキングされるべきなのに、マップがそれほど大きくない場合、別のエリアのマップがこのエリアのビーコンをトラッキングしようとすることがあり得るからです。こうした、いわば「少数意見」は好ましくありません。特にサブマップが多く、互いに重なり合っている場合は、システムが混乱するおそれがあります。それを避けるために、サービスゾーンを定義する必要があります。ただし、それは別の動画のテーマです。サブマップとその構築方法については、そちらの動画をご覧ください。この動画の要点はすべて、

6:51 一度に一段階ずつ複雑さを増やしていくということです。つまり、NIAアーキテクチャ、サブマップ1つ、モバイルビーコン1台から、ビーコンの数は同じままIAアーキテクチャへ、つまりNIAからIAへと移行します。次に、IAアーキテクチャの2Dから3Dに移行します。これに伴い、固定ビーコンは必然的に2台から4台に増えます。そして、今お話しした最後のステップでは、4台のビーコンによるサブマップ1つから、6台のビーコンによるサブマップ2つに増やしました。4台と4台で、そのうち2台は両方に共通する重複ビーコンです。これができたら、あとはビーコンを追加しながら一歩ずつ複雑さを増やし、サブマップを好きなだけ増やしていけます。それでも、モバイルビーコンはまだ1台だけです。これを構築して、

7:49 倉庫全体をほぼカバーできたら、ネットワークにさらに多くのモバイルビーコンを導入する準備が整います。それらを導入すれば、基本的には完了です。課題が、多数のフォークリフトや多数の人員といった多くのモバイルビーコンだけであれば、これで終わりです。しかし、ほかにロボットも導入する課題がある場合は、そのロボットはさらに後の段階で導入してください。たとえば、すでに多くの人員が動き回っているとします。それは素晴らしいことです。ロボットを導入するのはその後です。繰り返しますが、どのステップにも追加の負荷や不確実性が伴います。何かを取り違えたり、混同したりするおそれがあるからです。ですから、複雑さは一度に1つずつ増やしてください。別の道もあります。たとえば、基本的なNIAアーキテクチャから

8:48 より複雑な構成へ進む道です。サブマップを複数、たとえばまず2つ、最終的には多数のサブマップ、多数のモバイルビーコン、多数の固定ビーコンにしますが、まだ2Dのままです。これが1つの道です。次に、同じことをNIAアーキテクチャの3Dで行います。IAアーキテクチャと比べると1ステップ少なくなります。結局のところ、NIAアーキテクチャのほうがシンプルだからです。理由をもう一度説明します。NIAアーキテクチャでは、固定ビーコン、たとえばSuper-Beaconを、どの周波数のものを設置しても動作します。思い出してください。Super-Beaconはどの周波数の超音波も受信できますが、発信できるのは Super-Beacon本来の周波数だけです。つまり、周波数がばらばらでも、接続はそのまま機能します。IAアーキテクチャでは、そうはいきません。なぜなら、

9:48 周波数を厳密に決める必要があるからです。同じサブマップ内で同じ周波数にしてはいけない、などの制約があります。だからこそ、まずNIAアーキテクチャから始め、必要な場合にだけIAに移行してください。これで手順についてはおわかりいただけたと思います。基本の一歩ずつ、一度に1ステップです。段階を飛ばさないでください。いきなり最終構成に飛ばないでください。次に、その他のおすすめです。なぜ最初はSuper-Beaconをおすすめするのでしょうか。Super-Beaconがいちばんシンプルだからです。ほかのビーコンと比べてみましょう。たとえば、Mini-RX。Super-Beacon は半球状の指向性を持っています。つまり、ビーコンが上向きの場合、受信・送信とも水平方向に360度、垂直方向に180度の指向性があります。一方、たとえば Mini-RXでは、

10:47 そうではありません。なぜなら、Mini-RX は何も発信しないからです。つまり、たとえばマップを構築することはできず、距離を入力する必要があります。また、Mini-RX の指向性は180度ではなく約120度です。Mini-RX はアンテナが小さいため、距離が長い場合や干渉がある場合などには、これが原因で問題が起きる可能性が高くなります。ですから、Super-Beacon のほうがシンプルです。まずはシンプルなものから始めてください。この Super-Beaconは、後でもちろんモバイルビーコンとして別のものに置き換えます。Super-Beaconの代わりに、たとえばバッジ、ジャケット、ウォッチなどを使うことになるでしょう。それらはカバレッジをはじめ、あらゆる面でより条件が厳しくなります。しかし、最初はシンプルなもの、つまりSuper-Beaconから始めてください。

11:45 Industrialビーコンも同じです。Industrialビーコンにはバッテリーが内蔵されていないので、バッテリーを用意し、電源を供給する必要があります。そのぶん、何かを取り違えたり混同したりしやすくなります。ですから、いきなりIndustrial Super-Beaconや Industrial-RXに進むことはおすすめしません。まずSuper-Beaconで実現してから、先ほどの構成のように、必要に応じて置き換えてください。Super-Beaconを使って、基本的な複数サブマップのマップと複数のモバイルビーコンで完璧なトラッキングを実現してから、ようやくIndustrialビーコンなどに置き換える、ということもあります。同様に、産業現場のような非常に複雑で厳しい現場に行く場合にも、通常は同じことをおすすめしています。

12:43 騒音、つまり音響ノイズがあって、うまくいくか確信が持てない場合です。もちろん、ノイズがあり、汚れやほこりなどがある環境なので、最終的にはそこにIndustrialビーコン、たとえば Industrial Super-Beacon や、屋外用のSuper-Beaconを設置したくなるでしょう。それは構いませんが、いきなりそこに飛ばないでください。いきなり最終構成に飛ばないでください。ノイズがひどすぎて、システムがまったく動かない可能性もあるからです。それほど可能性は高くありませんが、あり得ます。おすすめはとてもシンプルです。Marvelmindのスターターセットを入手して、実際の環境でテストしてください。現場に置いてみれば、内蔵のオシロスコープで、動作するかどうかがはっきりわかります。動作すれば、問題の95%は解決したことになり、たとえばIndustrial Super-Beaconを含む実際の構成へと、自信を持って進めます。

13:43 Super-Beaconはバッテリーを内蔵しているので素早く設置できます。後で時間に余裕ができて自信もついたら、Industrial Super-Beacon を使って設置します。こちらは電源を引いてくる必要があるからです。あ、猫が来ました。同じことはモデムについても言えます。Super-Modemはもちろん優れていますが、導入はより複雑です。考え方はまったく同じです。非常に大規模な構成を導入したい場合でも、基本の、いや基本ではなく、バージョン4.9や5.1のモデムで十分です。もちろん、Super-Modem にはWi-Fi接続があり、UDP、つまりWi-Fiで接続できます。また、はるかに大きな

14:41 容量があります。それは素晴らしいことですが、その分複雑になります。専用のコネクター、専用の電源が必要で、ただ接続するだけでは使えません。もっとも、最新のモデム、つまり最新のSuper-ModemはすでにUSBで接続してそのまま使えます。しかし、たとえば以前のバージョンのSuper-Modemでは、外部電源が必ず必要です。それからWi-Fiです。今の段階では、そうした細かい設定には手を出さないでください。後で、すべてがうまく回るようになった最終段階で、もちろん Super-Modemを使ってください。もちろん、これはほんの要点にすぎません。ソフトウェアのアップロードやDefaultボタンを押すことなど、ほかにも手順がありますが、この動画では触れていません。それらは「Avoid Typical Mistakes」などの以前の動画で詳しく説明しています。そしてもちろん、操作マニュアル。操作マニュアルは、この段階的な進め方のための重要なガイドです。この動画では、ただ1つのことに焦点を当てました。いきなり最終構成に飛ばないこと。基本構成、つまりNIAアーキテクチャ、固定ビーコン2台、モバイルビーコン1台から始めて完璧なトラッキングを実現し、そのうえで一度に一段階ずつ複雑さを増やしてください。ご覧いただき、ありがとうございました。