センチメートル級の人員トラッキング：35×35mの会場 | Marvelmind

0:01 皆さん、こんにちは。今日は、もうひとつのごく典型的なケースである人員のトラッキングについてお話しします。ただし倉庫や組立工場ではなく、展示会、博物館、オフィスなど、いわば産業色の薄い場所での話です。簡単な課題に思えるかもしれませんが、実際にはそうではありません。難しさはエリアの複雑さから生じます。エリアは小さくても、遮蔽物、外部ノイズ、予測しにくさといった点ではずっと複雑なことがあります。今回のケースは少し特殊で、移動体はひとつだけでした。これはかなり珍しいことです。通常は、同じエリアで数十人、たとえば

0:58 博物館などの来館者をトラッキングする必要があるからです。しかし今回のケースでは対象はひとりだけで、しかもとても特別な対象でした。では、詳しく見ていきましょう。どのようなケースだったのか。特別な展示会で、ガイドを非常に高精度にトラッキングするというものでした。ガイドのあとをバーチャルアバターがついていきます。基本的には壁に投影された映像で、展示会場を歩くとあなたについてきます。展示の案内役が展示物を見せながらストーリーを語り、バーチャルアバターがそれを補いながら、その人の隣を一緒に歩くのです。そのため、前回のケース、つまり

1:57 レイテンシはそれほど重要ではなく精度が重要だったケースとは異なり、今回は高い精度と低いレイテンシを同時に満たす必要がありました。残念ながら、このケースについてこれ以上詳しくはお話しできませんが、概要はいま説明したとおりです。この動画で、典型的なトラッキングと典型的な挙動をご覧いただけます。フロアプランがあります。これは古い動画です。そして、人が身につける移動体のトラッキング機器であるバッジがあります。別のタイプのモバイルビーコンでもかまいません。たとえばタブレットに取り付けることもできますし、特別な

2:59 展示会であれば、ジャケットに組み込むことさえできます。ただし、ほとんどの場合はバッジをおすすめします。この動画は数年前に撮影したもので、現在はバッジの改良版があります。これが、モバイルビーコンとして推奨していた方法です。つまり、バッジがあり、マップがあり、モバイルビーコンがあります。ご覧のとおり、このケースではレイテンシは約2秒でした。精度や全体的な性能はほぼ同じですが、このケースではレイテンシは要件ではなかったため、比較的大きくなっていました。新しいほうのケースでは、Real-time playerを有効にした状態でレイテンシは約0.5秒でした。Real-time playerを無効にすれば、さらに小さく、0.25秒になります。つまり実質的に、Real-time playerによって、より堅牢なトラッキングと

3:59 引き換えにレイテンシを大きくするか、レイテンシを小さくするかを選べます。たとえば、レイテンシを0.5秒、さらには2秒にまで大きくすることもできます。その場合、このケースと同様に、トラッキングは非常に滑らかで非常に堅牢になります。では、このようなシステムを導入するときの問題は何でしょうか。まずは当然ながら屋内測位そのものです。複数の要件を同時に満たせるソリューションはそれほど多くないからです。その要件とは何か。まずは当然、高い精度です。Marvelmindの屋内GPSは、高精度な屋内測位を専門としています。このケースではセンチメートル級までは求められていなかったので、UWBもよい選択肢になり得ました。UWBで得られる10〜30センチメートル程度で、彼らには十分だったのです。光学方式が選択肢になる場合もありますが、このケースではかなり厳しい条件でした。点滅する照明があり、

4:58 しかもほとんどの時間、展示会場は暗かったからです。非常に大きな音楽は、音響ベースである当社のシステムにとって問題になり得ますが、幸いこのケースでは問題になりませんでした。このシステムは、騒音が超音波の帯域に及ばないかぎり、大きな音響ノイズに耐えるよう設計されているからです。また超音波の帯域のノイズに対しても、さまざまな対策手段があります。ほかにはどんな問題があるでしょうか。もちろん遮蔽です。見通し（超音波が直接届く経路）、見通し、見通し。これは必須です。そのため当社では、遮蔽に対処するためにいくつかの手法を使っています。ただし一般的に、遮蔽と見通し外は、どの屋内測位システムにとってもおそらく最大の問題です。当社のシステムだけでなく、UWBにとっても、もちろん光学方式にとっても同じです。ですから何らかの方法で、

5:56 ビーコンを増やしたり、ほかの手法を使ったりして、見通し外になる遮蔽を防ぐ必要があります。では、解決策は何でしょうか。使用した機器という点では、ごく典型的な解決策です。固定ビーコンはSuper-Beaconで、壁の高い位置に設置しました。壁の高い位置に設置すると、遮蔽が起こる確率が下がります。システムの中央コントローラーであるモデムについても補足すると、壁が多く、その一部はガラスの壁でしたが、細い金属線でコーティングされていたため、電波を通さない壁でした。そのため、無線のカバレッジが問題になる場面がありました。そこで、フルサイズのアンテナを取り付け、モデムを中央の適切な位置に配置して、無線のカバレッジが

6:55 まったく問題にならないようにしました。エリアの広さは35×35メートルと比較的小さいものでしたが、冒頭で触れたように、エリアが小さいからといってネットワークが実際にシンプルになるとは限りません。これが新しいバッジです。もちろんベースは Mini-RXです。改良版のバッジでは、ストラップの内側に左右に分かれたオムニマイク（スプリットオムニ）が入っています。左側と右側にマイクがあり、ストラップはどちら向きに着けてもかまいません。どちら向きでも、首の両側でマイクが外側を向くようになっています。つまり、自分の首や体が見通し外の状況をつくることはありません。そのため、これは見通し外の状況が

7:53 起こりやすい場合に強くおすすめする方法のひとつです。たとえばバッジを使ってください。このケースでも、いつもどおり当社のシステムは、固定ビーコンまでの超音波の飛行時間（time-of-flight）に基づき、三辺測量でモバイルビーコンの位置を算出しています。非常に高精度な算出方法です。そのため、高い精度が求められる場合には毎回この方法をおすすめしています。これは、Real-time playerやスムージング、フィルタリングを一切適用する前の、ごく典型的な性能です。いえ、実際にはフィルタリングは適用されています。たとえばここでは、位置更新の一部が表示されていません。システムが位置を特定できず、フィルタで除外したためです。生データを提供することもできます。というより、実際に生データを提供しています。ですから、お客様のシステムで生データを取得し、独自のスムージングや

8:52 フィルタリングの仕組みを適用することもできますし、ほかのデータ、たとえば距離をもとに位置を推定することもできます。位置だけでなく、固定ビーコンまでの距離も提供しています。つまり、そのデータを使えば、見通し外の難しい状況でも位置の復元を試みることができます。これは当社のDashboardの典型的な画面です。エリア外の詳細はすべてカットしているので、ほぼエリア内だけが映っています。ご覧のとおり、サブマップは11個あります。35×35メートルという比較的小さな展示会場ですが、サブマップは11個です。なぜでしょうか。複雑だからです。これがモバイルビーコンです。これがモバイルビーコンの軌跡です。更新レートは約4.9ヘルツ、つまり5ヘルツでした。ビーコンが配置されています。次の画面でわかりますが、ビーコンは

9:50 エリア全体に配置されています。主要な要件を満たすためです。モバイルビーコンを測位するための主要な要件とは、30メートル以内にある2台以上の固定ビーコンとモバイルビーコンとの間に直接の見通し（超音波が直接届く経路）があり、モバイルビーコンの超音波がそれらに届くか、モバイルビーコンがそれらの超音波を受信できることです。今回は IAアーキテクチャ（Inverse Architecture）を採用し、完全に重なり合うTDMAサブマップを構成しました。見てみましょう。これは同じエリアの画面ですが、フロアプランをシステムに読み込んだ状態です。このケースではサブマップは12番まで、0から数えるので実際には13個あり、Real-time playerを有効にしています。そのため、ご覧のとおり、ずっと滑らかです。トラッキングの欠落はもう見えません。ただし、先ほど述べたように、Real-time playerは追加のレイテンシを生みます。たとえばTDMA2の場合です。

10:49 TDMA2自体はレイテンシを増やしませんが、Real-time playerは増やします。たとえば、まず4回分の測定の位置データを集め、それから表示します。つまり実質的に、レイテンシは更新4回分ほどになります。更新レートが4〜5ヘルツなら、レイテンシは4を4.7ヘルツで割った値、つまり約1秒です。今回は動きがそれほど速くなかったので、これで問題ありませんでした。ただし、TDMA、いえ失礼、Real-time playerのレベルを2や3に下げることもできます。滑らかさは下がりますが、レイテンシはそれに比例して小さくなります。逆に、滑らかさをさらに上げることもできます。そうすれば、より長いジャンプや長い欠落にも耐えられますが、レイテンシは長くなります。どちらにするかは

11:49 お客様しだいです。もちろん、生データやReal-time player適用後のデータなども出力しています。ですから、ニーズに応じて選べます。では、システムについてさらに詳しくお話ししましょう。ご覧のとおり、システムはかなり複雑です。何が複雑なのか。先ほど述べたように、複雑さはエリアの複雑さから来ています。ここが入口で、ここから展示が続きます。展示の案内役はこちらへ進むとしましょう。障害物がたくさんあります。宙に浮いている展示物もあります。そのため、たとえばこのエリアにいるとき、TDMAスロットのひとつでカバーするはずのこのビーコンは見えません。この時点では、このビーコンとの間に明らかに見通しがない状態になるからです。

12:47 ビーコン4とビーコン6は使えますが、ビーコン7は使えません。また、たとえば案内役のまわりを人が取り囲むことがあり、そうするとどのビーコンも見えなくなる、少なくともはっきりとは見えなくなります。そのため、見通しがない状況が起こり得ます。しかし、これには2つの方法、実際には2つの主要な方法で対処しています。ひとつはバッジです。バッジには、首の左側と右側に分かれたオムニマイク（スプリットオムニ）があります。首の位置にあるので、自分の体で遮ってしまう可能性は低くなります。たとえば、胸ポケットに入れるビーコンと比べてみてください。その場合、半分の時間は自分の体が

13:47 背後のビーコンを遮ってしまいます。この方法も可能ですが、あまりおすすめしません。トラッキングの質が下がり、カバレッジを確保するためにさらに多くのビーコンを設置する必要が出てくるからです。ですから、バッジのほうが適した解決策です。見通し外の状況に対処する2つめの主要な方法は、完全に重なり合うサブマップです。たとえば、ビーコン4とビーコン6がこのエリアをカバーし、ビーコン5とビーコン7がまったく同じエリアをカバーしています。なぜでしょうか。この壁のほうを向いていれば、こちらのビーコンがあなたをトラッキングします。確かに、トラッキングされるのは時間の半分だけです。時分割多元接続（TDMA）のサブマップの配分は50/50だからです。1、2、1、2、1、2、1、2というように切り替わります。それでも少なくとも50%の時間はカバーされます。そして

14:44 取りこぼした位置更新はReal-time playerが補って滑らかにします。条件がよく、たとえばビーコン4と6、5と7の両方から見えていれば、位置更新の抜けや取りこぼしはなく、左側からも右側からもトラッキングされます。左から、右から、というように。また、このサブマップとこのサブマップの間で位置にわずかなずれがあっても、やはりReal-time playerがそれを滑らかにします。ただし通常は、ネットワーク計画の段階で位置を合わせておくので、ジャンプやジグザグのような挙動は起きません。Real-time playerがなくても、かなり素直な軌跡になります。たとえばここでご覧いただいたように、この点とこの点は反対側の壁にある別々のサブマップで測定されたものですが、位置更新の間にジャンプはありません。

15:42 ほかには何があるでしょうか。サービスゾーンを確認することがとても重要です。サービスゾーンとは基本的に、どのサブマップがどこでトラッキングを担当するかを定めるものです。たとえば、ビーコン4と6で構成されるサブマップでは、これがこのサブマップのサービスゾーンです。5と7では、これがこのサブマップのサービスゾーンです。つまり、両者は重なっています。こうした配置はかなり難しいものです。エリアが広ければ、距離を離して同じ周波数を再利用できます。しかしここでは、たとえばこれらのビーコン間の距離は30メートル未満です。30メートル未満だと、このビーコンからの信号がこのエリアまで届き、

16:40 トラッキングを妨げるおそれがあります。幸い、その信号はこのビーコンの信号より後に届くので、すでに遅すぎるものとして基本的に無視します。信号はこのビーコンかこのビーコンから受け取っており、飛び込んでくる信号は、それらに基づいて位置を決定したあとに届くからです。とはいえ、狭いエリアに非常に多くのビーコンが集中しているため、かなり複雑で、綿密なネットワーク計画が必要です。そのため、1〜2個のサブマップで構成される小さめのマップであれば、お客様ご自身で構築できます。しかしこのような複雑なマップの場合は、当社が構築することをおすすめします。当社のほうが経験がはるかに豊富で、ずっと速く作業できるからです。ですから、お客様のケースがこれと似ている場合、たとえば

17:40 展示会や各種カンファレンス、博物館での人員のトラッキングにご関心がありましたら、お気軽にご連絡ください。メールは info@marvelmind.com までお送りいただくか、ウェブサイトwww.marvelmind.comをご覧ください。ご質問にお答えし、お客様のケースに合ったソリューションをご提案いたします。ありがとうございました。