狭い通路の倉庫向け測位ソリューション | Marvelmind

0:03 今日は、特殊なケース、たとえば狭い通路でのトラッキングについてお話しします。この写真は今日お客様から受け取ったもので、このようなかなり複雑なエリアでどうトラッキングすればよいかというご質問でした。そして、答えはまったく簡単ではありません。何が問題なのでしょうか。問題は、ここが非常に狭く、非常に長いことです。つまり、通常のように1台のモバイルビーコンをここに、もう1台をあちらに設置すると、長さに対する幅の比率が小さくなりすぎます。つまり、長さに比べて幅が狭すぎるのです。実際には、これに高さが加わると、三辺測量はさらに難しくなります。その

1:03 結果、2Dトラッキングではなく、実質的に1Dトラッキングになります。もちろん2Dを試すことはできます。一応は動作しますし、その様子は動画でご覧いただけます。ぜひこの動画をご覧ください。一応は動作しますが、固定ビーコンを結ぶ線に近づくほど、結果は悪くなります。X方向のトラッキングは非常に正確なままです。Xがこの軸だとすると、このエリアに近づくほどYが悪くなります。では、少し飛ばして、逆のシナリオについて考えてみましょう。これがその状況です。X座標は±2 cmのままですが、こちらはたとえば±10 cmになり、線に近づくほど±15 cm、±20 cmになります。ある時点で、もはや2D

2:05 トラッキングとは言えなくなります。しかもこれは純粋な2Dトラッキングの場合です。このケースでは高さの差もあり、それがさらに角度を狭めるため、三辺測量の条件はさらに悪くなります。とはいえ、これは非常によくある状況です。この場合はどうすればよいでしょうか。解決策の1つは、単純に棚の上でトラッキングすることです。たとえば、ここにロボット、そしてロボットはスキャン用のロボット。ロボットが棚の間を走行し、QRコードを読み取ります。そして、どんな商品があるかを推定して、データベースやCRM、倉庫管理システムに登録します。では、どうするかというと、ロボットがあり、そのロボットに、棚より上に出る小さなポールを、

3:06 このケースのように取り付けます。そして、固定ビーコンを天井や壁に設置します。どちらでも基本的に構いません。たとえば、ここはそれほど大きな倉庫には見えず、非常に密に詰まっています。つまり、ロボットは棚より上に出ている必要があります。ロボット本体ではなく、少なくともマイクがです。マイクには扱いやすい1 mのケーブルが付いています。つまり、ロボットはマイクより1 m下にあってもかまいません。マイクは最上段の棚より上にあり、そこに設置した固定ビーコンを見通せます。こうすれば、あらゆる問題を避けられます。基本的な2Dトラッキングで、詳しくは

4:07 当社の配置マニュアルをご覧ください。2Dトラッキングの推奨事項を確認してください。これがお客様のケースです。固定ビーコンをそこに設置します。ただし、小型のロボットではなく、どんなロボットでもかまいませんが、たとえばこれが棚の高さだとします。ロボットの高さが1 mか1.5 mくらいだとして、さらにポールを取り付け、ポールが棚より上に出るようにします。たとえばこれが棚の高さなら、ポールは棚の上に出ていて、このエリアでは簡単に2Dトラッキングができます。また、ときどき、いえ、かなり頻繁に、位置だけでなく向きも必要になります。その場合は、基線長25〜30 cm以上で2台のモバイルビーコンを取り付けます。たとえば50 cmくらいのより長い基線長にすれば、位置だけでなく向きも非常に正確に得られます。これが非常によくあるケースです。つまり、

5:10 1つ目の解決策は、簡単で、しかもおすすめの方法です。可能であれば、棚の上で追跡してください。そうすれば何の問題もありません。ごく基本的な2Dトラッキングになります。何らかの理由でそれができない場合、たとえば人員や、人が手に持っている工具を追跡する場合は、通路で1Dトラッキングを使います。マップをもう少し詳しく見てみましょう。これが棚、これも棚、これも棚、これも棚です。そしてこれが通路です。非常に狭い通路で、幅はたとえば0.5 mか1 mほどです。本当に狭い通路です。そして長さは、たとえば10 mです。そこで、ここに固定ビーコンを1台、ここにも1台、ここにも、ここにも設置します。それぞれの固定ビーコンがこのエリアをカバーします。棚を越えてカバーすることはできません。見通し（超音波が直接届く経路）がなくなるからで、見通しは必須です。つまり、

6:16 固定ビーコン1台ずつの小さなサブマップを複数作ることになります（ビーコン04、ビーコン05、ビーコン06など）。そして、これらのビーコンはそれぞれ自分のサービスゾーンを担当します。これがサービスゾーン、これもサービスゾーン、これもサービスゾーン、という具合です。こちらの2台の固定ビーコンは2Dで使っていて、ご覧のとおり非常に広いエリアをカバーできます。たとえば25 m × 25 mです。最大距離は30 m未満になります。これが推奨値で、場合によってはもっと長くできることもありますが、性能の限界まで無理に引き伸ばすことはおすすめしません。しかし、いま話しているこのエリアは、非常に狭い小さなサブマップの集まりです。当然、ハンドオーバーゾーンもあります。たとえばここにドアがあり、ここから入ってくるとします。最初は2Dトラッキングで、2D、2Dと進み、ハンドオーバーゾーン05Aに入ります。これはサブマップ01とサブ

7:18 マップ04の間のハンドオーバーゾーンです。さらに進むと、こちらのハンドオーバーゾーンに入ります。これはサブマップ02Aと04の間のハンドオーバーゾーンです。ここではまだ2Dです。そして02Aのサービスゾーンへジャンプします――ジャンプではなく、ソフトハンドオーバーであってほしいところですが。もちろん、2Dでもモバイルビーコンの高さは必要です。進んでいって1Dに移ると、1Dトラッキングでは高さが一定のままだと仮定します。これは大きな仮定です。それほどひどい仮定ではありませんが、仮定であることに変わりはありません。たとえば身長の異なる人員がいたり、工具を持った腕を上げ下げしたりします。そのため、実際の高さが入力した高さと異なると多少の誤差が出ますが、それほど大きな差にはなりません。つまり、進んでいって2Dから1Dに移り、このエリアに来て、また戻ってくる、というように1Dトラッキングと2Dトラッキングを切り替えていきます。ですから、

8:28 これがおすすめの方法です。ビーコンの数を節約できるからです。このエリアには、1台で済むところに2台を設置する必要がありません。第二に、たとえ2台設置したとしても、通路は非常に長い一方で幅は非常に狭いため、このエリアでは実質的に1Dトラッキングになります。ですから固定ビーコンを増やす意味はなく、このエリアでは50%節約できます。このエリアは典型的な2D、このエリアも典型的な2D、このエリアも典型的な2Dです。3Dにすることもできますが、2Dトラッキングだけで十分なら3Dサブマップを作る必要はありません。繰り返しますが、ビーコンが多く必要になります。しかも2Dの精度は3Dより高いままなので、3Dにしても得るものはありません。では、何に注意すべきでしょうか。まず、

9:30 この1Dについては明らかです。通路ごとに複数のサブマップを用意するだけです。しかし、エリアによっては、ほかのエリアほどうまく追跡できないところがあります。たとえば、ここは問題のあるエリア、ここも、ここも、ここも問題のあるエリアです。そしてここも、たとえば問題のあるエリアです。ここも、ここもです。では、なぜここが問題のあるエリアなのでしょうか。理由は同じです。見てください、これがビーコンで、これもビーコンです。このエリアにいると、追跡に使える角度は実質的にゼロ、せいぜい2度程度しかありません。つまり三角形がほぼ1Dになってしまいます。もはや三角形ではなく、線です。そのため、このエリアでは追跡の品質が低くなります。では、ほかにはどんな問題のあるエリアがあるでしょうか。このエリアも、こちらと同じ理由で問題があります。これらのビーコンでは

10:40 うまくカバーできないからです。角度が非常に狭いためです。こちらのビーコンも、角度が非常に狭いのでうまくカバーできません。追跡自体はできますが、この方向では良好な追跡品質・精度が期待できる一方、この方向では精度が低くなります。非常に複雑なシステムであれば、こちらの情報とこちらの情報を組み合わせて、こちらからX（このエリアではYにあたります）を取り、こちらからY（このエリアではXにあたります）を取る、ということも可能でしょう。しかし、それはあまりにも複雑です。このエリアでは追跡が十分な精度にならない場合がある、ということだけ覚えておいてください。このエリアでも、基線が極端に広い（ビーコンとの距離に比べてビーコン間隔が広すぎる）ため、追跡は十分ではありません。ご覧のとおり、近すぎるのです。つまり、ここでもやはり、この方向では非常に良好な追跡が得られる一方、この方向では追跡品質が非常に低くなります。ですから実質的には、

11:46 ここと同じ理由で、このエリアでは1Dトラッキングになります。そのため、ここにあまり近づきすぎることはおすすめしません。実際には、棚から20 cm以内に近づくことはまずないので、通常は問題になりません。いつも50 cmほどは離れていて、その距離なら追跡はすでに十分実用的です。ただし、問題は距離そのものではなく、常にこちらとこちらの比率です。つまり、もっと近づきたい、たとえばかなり近くまで寄りたいのであれば、この距離を短くしなければなりません。最大距離の制限のためではなく、この比率、つまりこの距離とこの距離の比による制限のためです。もう1つの問題のあるエリアは、たとえばここです。このように、このビーコンからの距離が30 mを超える場合です。30 mを超えることはおすすめしません。はっきりした境界があるわけではなく、たとえば32 mであれば

12:47 問題ありません。ただし、無理に引き伸ばさないでください。距離が長くなるほどノイズの影響を受けやすくなり、このエリアで追跡が途切れる可能性も高くなります。この点は覚えておいてください。ご覧のとおり、この図（マップ）と、このマップ、このマップは少しずつ異なります。違いは何でしょうか。違いは、通路が非常に狭いだけでなく、非常に長い場合です。長いとはどういうことか。ここでの距離がすでに25 mや30 mを超えている、ということです。つまり、1台のビーコンでは通路の全長をカバーできません。通路が50 mほどになることもあり、そうなると1台では足りないかもしれません。ではどうするか。シンプルな解決策としては、いつもどおり（これまでと同じように）ここにビーコンを1台設置し、ここにもう1台、たとえば25 mほどの位置に設置します。そうすると、サブマップの

13:52 長さは30 mとなり、このエリアがサブマップ02Aと10Aの間のハンドオーバーゾーンになります。これが両者の間のハンドオーバーゾーンです。このビーコンは、実質的にこのエリアからカバーを始めます。あ、訂正させてください。このビーコンはここにあるべきです。ビーコンは自分の背後を見ることができません。ですから、04と同じように、ビーコンはここに置く必要があります。黒い点は、このあたりか、この下にあるべきです。そうすると、ここからカバーを始めて、このエリアまでカバーし続けます。つまり、これは同じ方法のバリエーションにすぎず、根本的な違いはありません。ほかのエリアはすべて同じです。ただ、通路が広い、あるいは長い場合は、通路内をカバーするためにより多くのビーコンが必要になる、というだけです。では、これらのビーコンには何を使うのでしょうか。これらのビーコンは

14:57 通常のSuper-BeaconでもIndustrial Super-Beaconでもかまいません。通常はマグネットホルダーに取り付けることをおすすめしています。そうすれば、正しい方向に向けられます。ここでは簡単です。しかし、たとえばここでは、ビーコンをこのように向けてはいけません。中央に向ける必要があります。ですからマグネットホルダーを使うほうがよいのです。ただし、中央に向けると、今度はこのエリアで別の問題が生じる可能性があります。たとえば中央に向けると、このビーコン、つまりこのエリアのカバーがさらに弱くなるかもしれません。つまりトレードオフがありますが、今回は狭い通路という特定のケースをどうカバーするかを話しているので、ここでは扱いません。ほかにも、問題になりうる点として覚えておくべきことがあります。見通しです。見通しがすべてを決め、すべては見通しを中心に回っています。問題は、たとえばここやここにこのようにビーコンを設置した場合、これらのビーコンは

16:01 一方では、多くの障害物があるため棚を通り抜けることができません。他方で、棚が空の場合などには超音波が通り抜けてしまい、隣の通路のシステムと干渉することがあります。ですから、周波数を賢く選ぶことが重要です。周波数の選び方については、サブマップとは何か、サブマップの構築方法などを説明した記事がありますので、それらをお読みください。……いずれにせよ、インターネット接続が切れてしまいましたが、記事は見つけられるはずです。ここにあります：サブマップの基礎、サブマップの構築方法。ぜひ確認してください。重要です。そして、非常に多くの小さな通路がある場合は、

17:09 超音波周波数が足りなくなる可能性があります。当社のシステムの超音波周波数は、19、22、25、28、31、34、37、45 kHzの8つしかないからです。大規模な倉庫では、距離が長いので問題になりません。サブマップも大きく、同じ周波数を再利用する場所は40 m、50 m、100 mと十分に離れています。ですから問題ありません。しかし、このように密集したエリアでは問題になります。同じ周波数を使う次のサブマップが、たとえば20 mしか離れていないかもしれず、20 mだと空の棚などを通り抜けて伝わり、干渉してしまうからです。そのため、時分割多元接続（TDMA）を使う必要があるかもしれません。サブマップ間のTDMAです。つまり、同じ超音波周波数を使うサブマップ同士が、

18:09 IAアーキテクチャ（Inverse Architecture）では近づきすぎないようにする、ということです。一方、TDMAを使う場合は、こちらはあるタイムスロット、こちらは別のタイムスロットになります。つまり両者は同時には存在しないので、原理的に互いに干渉しません。ただしTDMAには別の問題があり、モバイルビーコン1台あたりの更新レートが下がるほか、ハンドオーバーにもいくつか問題が生じます。ですから、TDMAなしで周波数を再利用できるなら、TDMAなしで使ってください。さて、NIAアーキテクチャ（Non-Inverse Architecture）を使っている場合は、固定ビーコンを増やす代わりにホーンを使うこともできます。固定ビーコンにホーンを組み合わせて設置するのです。この場合、距離は30 mまでではなく、たとえば騒音の少ないエリアなら50 m、場合によっては100 mまで伸ばせます。騒音が大きい場合は、S/N比（信号対雑音比）を十分に高く保つために、エリアを小さくする必要があります。ただし覚えておいていただきたいのは、ホーン付きの

19:14 固定ビーコンを設置して距離を伸ばせる、ということです。これが機能するのは NIAアーキテクチャ（Non-Inverse Architecture）の場合です。ホーンを付けた固定ビーコンで超音波を受信できるからです。しかし、IAアーキテクチャ（Inverse Architecture）または IAを使っている場合は、いわゆるTXホーンを使わない限り、ホーンは役に立ちません。TXホーンは製品としては用意していませんが、実験はしており、大規模な案件であれば提供できます。TXホーンとは、マイクとホーンではなく、トランスデューサー（送信素子）とホーンを組み合わせたものです。では、用語についてもう少し説明します。01、03、04などはサービスゾーンです。その間にある05、05B、06はハンドオーバーゾーンです。これらはモバイルビーコンN02、N03です。Dashboardと同じ用語を使っています。そして、

20:14 すでに述べたとおり、ハンドオーバーゾーンがあります。これらは棚で、サブマップはビーコンの集合です。この場合、N02とN03は2台のビーコンの組で、サービスゾーン01を持つ2Dサブマップを構成しています。こちらは別のサブマップで、N1と12です。これもサブマップで、N09と10もまた別のサブマップです。これらは2Dサブマップですが、こちらは1Dサブマップです。N07は、サービスゾーン02を持つ2Dのサブマップを構成します。これがサブマップで、これはこのサブマップのこのサービスゾーンと、このサービスゾーンの間のハンドオーバーゾーンです。サービスゾーンはサブマップの属性であり、サブマップはビーコンの集合です。さて、

21:25 ほかに何を説明しておきましょうか。これについても、1D、1.5Dなどについても、すでに説明しました。おかしく聞こえるかもしれませんが、実際にはまったく現実的なものです。この場合、1Dトラッキングを使いますが、どちらの棚を見ているのか――こちらの棚か、こちらの棚か――も知る必要があります。そのため、これを1.5Dと呼んでいます。つまり1Dに方向を加えたもので、方向は主にモバイルビーコンによって得られます。たとえばロボットやフォークリフトにモバイルビーコンを2台取り付けます。ちなみに、これは配置マニュアルにも載っていて、先ほど見たとおりです。モバイルビーコンを2台取り付ければ、位置と方向がわかります。つまり、モバイルビーコンがどちらを向いているか――この例のように左の棚か右の棚か――がわかります。一方、人員の場合は

22:33 より難しくなります。だからこそ、すべてに対応できる単一の解決策はないのです。そのため、私たちはいつも具体的な質問をしています。その質問はここで確認できます。何を追跡するのか。人員なら、どのような人員か。何を実現したいのか――生産性か、安全か。フロアプラン、写真、動画なども必要です。こういう理由で、フォークリフト向けのように簡単な解決策もあれば、人員向けのように難しいもの――より難しい、と言っておきましょう、実現は可能ですがより複雑なもの――もあります。ドローンの場合は、通常こうしたことは気にしません。気にするのは、プロペラが何かに触れてドローンが墜落し、壊れてしまわないようにすることです。さて、少し技術的な中断がありました。では、2.5Dの場合も、

23:41 ドローンの追跡は可能です。1.5Dの部分は先ほどと同じで、X軸方向は超音波で測ります。残りの0.5はモバイルビーコンによるもの、つまりドローンの向きです。そしてドローンのZ座標は、たとえば気圧計から得られます。気圧計で高さがわかるわけです。フォークリフトでの2.5Dトラッキングも可能です。ただし気圧計の代わりに、フォークリフト自体に取り付けた固定ビーコンに対してZを追跡します。もちろん、壁から見ればフォークリフト上の固定ビーコンは固定ではなく、動いています。しかし、フォーク（爪）に取り付けたモバイルビーコンから見れば固定なので、そこから座標が得られます。

24:45 これはよくある構成で、たとえばクレーンの追跡にも同じ手法を使っています。実際にどのように動作するか――1Dトラッキングから、このエリアでの3Dトラッキングへのハンドオーバー、再び1Dトラッキングへの移行、そして階段での垂直2Dトラッキング――をご覧になりたい場合は、こちらの動画をご覧ください。特別なことは何もなく、機器を最適に使うための工夫にすぎません。少ないビーコンで同じことを実現できます。さて、こうした特殊なエリアについてはすでに説明しました。これが今回の主なテーマであることを覚えておいてください。ただし、ほかにもこのようなエリアがあります。失礼、こういったエリアやこういったエリアで、ほかの多くのケースにも存在するものです。ここではそれらをより詳しく説明しているだけです。

25:50 ぜひ覚えておいて、楽しんでください。そして、当社はソリューションをゼロから自社で開発しているので、ほぼ必ず最適な構成が見つかることも覚えておいてください。よくわからない場合は、配置マニュアルをご確認ください。それでもよくわからない場合は、メールでお問い合わせください。いつでも喜んでお手伝いします。ありがとうございました。