UWB vs IMU vs 超音波RTLSの比較 | Marvelmind

0:00 皆さん、今日は屋内ナビゲーション・測位技術の概要についてお話しします。Marvelmindのソリューションや、当社独自の屋内ナビゲーション・測位の実装についてではなく、全体を見渡した概要です。なぜでしょうか。UWBについてどう思うか、超音波についてどう思うか、御社と他のソリューションの違いは何か、と何度も聞かれるからです。この少し長いプレゼンテーションは、さまざまな技術に対する私たちの見解をまとめたものです。もちろん、私たちは主に産業分野で活動しているので産業用途に焦点を当てていますし、当然ながら私たちの見方には偏りがあります。とはいえ、今回の内容はMarvelmindそのものというより、Marvelmindを含むさまざまな技術を、Marvelmindの視点から見たものです。

0:57 そもそも、何が問題なのでしょうか。問題は明らかです。GPSは屋内では使えませんし、GPSの精度は5〜10メートルなので、ロボットがA地点からB地点へ、誰も傷つけずに移動するには足りません。ほかにも多くのソリューションがあります。超広帯域（UWB）、Wi-Fi、オドメーター、その他です。数は多いのですが、どれも何らかの深刻な制約を抱えています。たいていは精度、価格、サイズ、消費電力のいずれかです。いずれにしても、何かを自律的に行うには、移動体、つまりロボット、ドローン、人員などの位置を把握する必要があります。用語をたくさん使いますので、後でこのページを見て、私が何を指していたのかを確認してください。これから、さまざまな種類の屋内

1:54 測位方式についてお話ししますが、すべてではありません。たとえば、今気づいたのですが、磁気テープやワイヤーは取り上げていません。これらもある意味ではGPSのように使われていますが、ここに含めていないのは、第一に、今も広く使われているとはいえ、かなり古いやり方だからです。第二に、位置という概念が少し異なるからです。とはいえ、用途によっては広く使われていて、ほぼ単純な仕組みです。かなり単純なので、ここでは扱いません。では、屋内測位方式の種類について。最初は三辺測量です。もちろんRSSIベースの方式も三辺測量の一種ですが、私が三辺測量と言うときは、主に飛行時間を使うものを指しています。私の用語では、ほぼ同じ意味です。具体的には何があるか。もちろん三辺測量、つまりUWB、そしてもちろん当社の技術です。当社の技術は、

2:53 無線を介した精密なクロック同期と、超音波パルスによる精密な距離測定を組み合わせたものです。クロック同期は、固定およびモバイルビーコンとモデムの間で行われます。つまり、超音波の飛行時間です。UWBの場合は広帯域で、非常に短いパルスの飛行時間、つまり電波の飛行時間です。GPSも電波の飛行時間ですが、技術は少し異なります。一方、RSSIベースのシステムは広く普及していて、よく知られています。しかし、もともと測位のために設計されたものではありません。別の目的のために設計されていて、位置を測定できるのは、大きな投資なしに得られる追加のメリットのようなものです。そしてそれが最大の利点です。RSSI、Wi-Fi、ZigBeeといった技術はすべてデータ伝送のために設計されたもので、

3:51 測位用ではありません。それでも、RSSI（受信信号強度インジケーター）、つまり電波の信号強度を測定できれば、それを使って距離を推定できます。高い精度ではありませんが、それでも距離は推定できます。これがRSSI方式の大前提です。方式はたくさんありますが、そのうちいくつかを取り上げます。もう一度、三辺測量について。三辺測量は、2〜3個の距離と、それらの交点に基づいて位置を計算します。つまり、いくつかの円が1点で交わり、ここが自分の位置だとわかるわけです。三角測量も同じ考え方ですが、距離の代わりに角度、つまり直線の交点を使います。三辺測量と比べると、三角測量は優れていて実装が簡単な場合もありますが、通常は

4:49 長い距離では三辺測量ほどの精度が出ません。最終的な目的に対して、角度は距離ほど高い精度で得られないことが多いからです。混合方式について。私は個人的に、RSSIと角度測定の組み合わせのような、あらゆる種類のフュージョン方式や混合方式の大ファンです。これはすでに、RSSIと方向という2つの要素を組み合わせる試みです。精度が上がったり、全体として得られるデータが増えたりします。しかし当然ながら、代償があります。代償とは何か。より高価で、より複雑になることです。オドメトリは優れた手法です。多くのAGVや多くのロボットが使っています。使わない手はありません。もちろん誤差が累積しやすいのですが、短時間・短距離であれば、非常に優れていて、しかも非常に安価な選択肢の一つです。特に

5:46 センサーフュージョンベースのシステムに向いています。実際、こうしたシステムは安価です。慣性計測装置（IMU）によって可能になったことは多いのですが、純粋な慣性システムだけでは事実上不可能です。高価なレーザー方式や、干渉計を使ったさまざまな用途の話はしていません。私が話しているのは、ロボット、ドローン、フォークリフト、人員といった、やはり産業用途です。基本的なMEMS（微小電気機械システム）のIMUだけを使った、純粋な慣性ベースのシステムは実現できません。次に光学式です。種類は多く、ここではその一部だけを取り上げます。光学式の最大の利点は、カメラが非常に安価なので、少ない投資でますます高機能になっていることです。ソフトウェアも、量産すれば

6:45 非常に安価になるので、光学方式では素晴らしいことができます。非常に有望です。この方式にはいくつかの種類があり、ここで取り上げます。QRコード、スターゲイザー（天井マーカー方式）。これはカメラが上を向いて、周囲の特徴的なものを捉える方式です。オプティカルフローも同じく特徴を捉えますが、通常は下（床面）を見ます。そしてモーションキャプチャー。主にバーチャルリアリティで使われています。映画のことではなく、VR、ARなど全般の話です。さて、私のお気に入りで、特にお勧めしているのがセンサーフュージョンです。センサーフュージョンには非常に多くの選択肢があります。基本的に、何と何でも組み合わせられるからです。そして、それぞれのケースに合わせて、性能の良い組み合わせを選べます。IMU＋超音波、あるいはIMU＋オドメーター＋Marvelmindの屋内GPSなど、組み合わせは数多くあります。ですから、常に皆さんの

7:43 個別のケース次第です。ほかにも多くの方式があります。私はそれらを「その他・特殊な方式」と呼んでいます。該当する方々、気を悪くしないでください。RFID、磁気、磁気テープ、誘導ワイヤーなど、ほかにも本当にたくさんあります。いずれも個々のケース、ユースケース次第です。たとえばRFIDは、本来は位置を与えるものではありませんが、ゲートを通過したときにRFIDが通過を記録すれば、それは実質的に位置情報になります。精度は非常に低いものの、多くの場合はそれで十分です。では産業用途についてです。まず大まかに言っておくと、どんな方式もあらゆる用途に適しているわけではありません。Marvelmindでさえ、もちろん万能ではありません。つまり要件は数多くあり、しかもそれらは通常、互いに相反します。価格、更新レート、消費電力、サイズ、

8:42 見通し内か見通し外か、外部干渉など。ほかにも数多くありますが、いくつか挙げておきます。更新レート、屋外対応、IP67や防爆、価格、消費電力、重量、サイズ、干渉、そして位置だけか、位置＋方向か。GPSは方向を教えてくれません。自分がどちらを向いているかがわからないのです。ロボットなどにとって、これは非常に重要な要素の1つです。どちらへ走るのか、どちらへ飛ぶのか。どちらへ動けばよいかがわかりません。つまり、方向を特定する必要があるのです。なお、屋内では磁力計は当てになりません。言い忘れていたかもしれないので補足すると、もっと踏み込んで言えば、屋内での磁力計の使用は一切お勧めしません。遅かれ早かれ問題に直面し、すべてが崩れてしまいます。代わりに、Marvelmindのペアードビーコンのような方式を使ってください。ある基線上に2台のビーコンを置きます。20、40、60 cmの基線があれば、

9:42 Marvelmindなら非常に高精度な方向を得るのに十分です。方向が必要なら、この方式を使ってください。磁力計は使わないでください。どうしても使わざるを得ない場合、キャリブレーションができる場合、ほぼ屋外で使う場合を除いてです。少しでも屋内に入れば、強磁性体や電流などの影響で、それで終わりです。方向がわからなくなります。また、屋内測位システムには、測位だけでなく、システムとの間でデータをやり取りする機能も必要になることがあります。これは重要です。システムにその機能がなければ、別の通信システムを導入しなければならないかもしれないからです。「LoRaと組み合わせられますか？」とよく聞かれます。できますが、なぜそうするのでしょう？当社には独自の無線通信があるので、低速の

10:39 データのやり取りにはそれを使えます。だからLoRaは必要ありません。Marvelmindに加えてLoRaやLoRaWANなどに投資する必要はないのです。UWBのように、データ通信を標準でサポートしているシステムもあります。高速データ通信ができるものもありますが、そうした機能を持たないシステムもあります。では、RSSI方式のシステムから始めましょう。非常に普及しています。数多くありますが、どれもほぼ同じ制約を抱えています。その制約は、RSSI方式のシステムがそもそも測位用に設計されていないことに起因します。これらはデータ伝送システムであり、たとえば無線信号強度が−70 dBmなら

11:35 距離はこれくらいになる、という大きな仮定を置いています。ご覧のとおり、このケースでは理想的には約18 m、失礼、約11 mになるはずです。しかし、これらの点は実際の測定例です。−70 dBmという無線信号の強度を測り、そこから距離を推測するわけです。ある測定では2 m、別の測定では5 m、また別の測定では8 mになります。では−70と測れたとき、自分はどこにいるのでしょう？2 mか、5 mか、8 mか。ご覧のとおり、幅は2 mから8 mまであります。RSSI方式で高精度なシステムを作るのは非常に難しいのです。もちろんRSSI方式のシステムも位置を計算しますが、それができるのは主に、多数のビーコンと非常に複雑なアルゴリズムによって、まったく

12:35 混沌としたデータの中から何かを引き出しているからです。1台のビーコンからでも位置を推定しようとします。それでも、RSSI方式のシステムで得られる精度は当然高くありません。控えめに言っても、BLEで2〜5 m、Wi-Fiで5〜10 m程度です。誰の話を聞くかにもよります。とはいえ、RSSI方式の大きな利点は、スマートフォンのようにBLEを持っている人なら、その人に何も渡す必要がないことです。いわば「タダで手に入る」わけです。人に何も取り付ける必要はありません。その人がすでに持っているもの、つまりスマートフォンを追跡できるので、空港やショッピングモールなどで人を追跡するのに向いています。

13:34 要するに、スマートフォンを持った人々です。産業用途となると、この利点は少し薄れます。追跡するには、フォークリフトやロボットに何かを取り付ける必要があるからです。大きな出費ではありませんが、もう「タダ」ではありません。何かを取り付ける必要があります。そしてもちろん大きな欠点は、システムが非常に敏感なことです。建物の中には電磁界があり、この電磁界は環境、つまり金属など電磁界に影響するあらゆるものに強く左右されます。たとえば倉庫の中にいて、あなたとビーコン（現在システムが、つまりモバイルビーコンやスマートフォンが測位に使っているもの）との間では何も変化していないとします。間には何の変化もないのに、巨大な金属の塊であるフォークリフトが、たとえば右側5 mほどのところを横切ったとします。するとあなたの地点のRSSIは変化します。あなたの地点のRSSIは単一の信号ではなく、すべてのビーコンからの電界、つまり直接波や反射波などあらゆる経路の合成だからです。つまり、あなたの位置は、ある何かによって歪められてしまうのです。しかもその何かは、

14:31 あなたと、あなたを測位しているビーコンとの間にすらないのです。そして間に何かがあれば、当然、信号強度は大きく変化し得ます。そのため、多くの追加ソフトウェアが必要になります。自動キャリブレーションや、ある地点の信号強度が変化したときに全ビーコンでデータを共有するために、各ビーコンから全ビーコンについてのデータを自動的に収集するといった、多くの追加機能が必要です。システムを動かすためだけに、非常に多くの複雑なアルゴリズムが要るのです。それでも動作しますし、BLEシステムを販売している企業は非常に多くあります。特に金属の少ない非産業用途など、一部の用途には非常に優れています。空港、ショッピングモール、美術館・博物館などにはぴったりです。ほぼ申し分ないと言ってよいでしょう。高い

15:29 精度は必要ないからです。2 m、3 m、5 m。それで許容できるか？ええ、十分です。しかし産業用途には足りません。また、BLEのようなRSSI方式のシステムには、精度を上げるためのバリエーションがいくつかあります。その1つが到来角（AoA）です。基本的には、1本のアンテナの代わりに複数のアンテナを使い、非常に不正確な距離の推定だけでなく、角度も推定します。これにより精度は大きく向上します。開発元によれば最大3倍まで向上できるそうで、これもまた素晴らしいことです。ただし、その代償として複雑さが増し、ビーコンも高価になります。IMUについては、言うまでもなく

16:27 「聖杯」です。IMUだけで純粋に測位できたら理想的です。ドリフトさえなければ素晴らしいのですが、残念ながらドリフトは必ずあります。定義上、ドリフトは避けられません。そしてそのドリフトのため、センサーフュージョンなどの追加手段なしに、IMUだけで産業用途に使え、実環境で実用的に動くシステムは作れません。そこで、IMUを何とか実用的に使えるようにしたセンサーフュージョンの例をいくつか紹介します。YouTubeでこうした素晴らしい例を見ることができます。私も大好きで、本当に見事です。しかし、だまされないでください。これらは足に装着したときにしか機能しません。こうした小さな

17:24 デバイスを肩やポケットなどに付けると機能しません。動きが止まった瞬間を検出できないからです。IMUのドリフトにも対処しなければなりません。このシステムは、足が地面に接して静止している瞬間を検出することでそれを行っています。その瞬間、足の速度はゼロでなければならないとシステムにはわかるので、一歩ごとにドリフトを打ち消しているのです。しかし1か所にとどまったままだと、システムは機能せず、ドリフトし始めます。歩くのではなく、たとえばこのモバイルビーコンを使って

18:23 デバイスを肩やポケットなどに付けると機能しません。動きが止まった瞬間を検出できないからです。IMUのドリフトにも対処しなければなりません。このシステムは、足が地面に接して静止している瞬間を検出することでそれを行っています。その瞬間、足の速度はゼロでなければならないとシステムにはわかるので、一歩ごとにドリフトを打ち消しているのです。しかし1か所にとどまったままだと、システムは機能せず、ドリフトし始めます。歩くのではなく、たとえばこのモバイルビーコンを使って

19:23 このデバイスが何であれ、足に付けていなければシステムは機能しません。動画映えはしますが、実際の産業用途や、まさにこのように足を上げ下ろしする動き以外の用途には、あまり向いていません。Marvelmindは、IMUフュージョンを NIAアーキテクチャ（Non-Inverse Architecture）で使っています。現在、IA (IAアーキテクチャ（Inverse Architecture）)ではまだ対応していません。いずれ対応する予定ですが、NIAアーキテクチャ（Non-Inverse Architecture）ではすでに利用できます。これは実際の動作を示す、実画面のキャプチャー動画です。赤い点が超音波によるものです。超音波は絶対位置が得られるので優れています。一方、超音波には位置の飛びが生じることがあります。原因は干渉や見通し外の状況などです。一方IMUは、

20:22 ごく短時間であれば、やはり優れています。IMUを単独で使える時間は実際には1秒未満、長くても1〜2秒です。キャリブレーションなしでは、0.25秒以内をお勧めします。しっかりキャリブレーションすれば、むしろかなり延ばせますが、それでも数秒です。ドリフトを打ち消さずにIMUベースのシステムを何分も使うことはできません。どんどんドリフトしていってしまうからです。そこで当社の場合は、超音波で0.25秒ごと、つまり1秒間に4回、システムを絶対位置に結び付けています。IMUについては、加速度計データを2回積分しています。加速度計、ジャイロスコープ、その他すべてを使います。かなり複雑です。非常に複雑ですが、0.25秒

21:21 または0.5秒の区間で解析しています。その範囲なら、IMUでも2 cm以内に収まる程度の精度があります。その後、超音波が来てドリフトを補正します。これらのデータをすべて組み合わせることで、両方の長所を得られます。IMUからは非常に高い更新レートが得られます。当社の場合は100 Hzですが、より高性能なプロセッサーなら200 Hzも可能です。つまり、更新レート100 Hz、レイテンシ約12〜15 msです。同時に、超音波で0.25秒ごと、つまり1秒間に4回ドリフトを打ち消します。ですから、IMUベースのRTLSは、フュージョンの一部として別のシステムと組み合わせれば優れたものになります。UWBや、Marvelmindの場合のIMU＋超音波のような外部システムを使わないIMUベースのRTLS、つまりIMU単独では、実際の産業用途では機能しません。

22:19 次は言うまでもなく三辺測量です。Marvelmindの屋内GPSはこの方式に基づいているので、私たちが特に気に入っている、基本となる方式です。そして非常に堅牢だと言えます。そもそも測位のために設計された方式だからです。前にも述べましたが、三辺測量は三角測量とは違います。大した違いではありませんが、三辺測量は既知の点を中心とする円の交点を求めます。この場合の既知の点はMarvelmindのビーコンですが、GPS衛星でもかまいません。同じことで、距離は無線波や超音波など、何かの飛行時間から求めます。円の交点は1点になるはずですが、実際には

23:19 1点で交わることは決してありません。ですから、点ではなく、ある広がりを持った領域になります。呼び方はラテレーション、アンギュレーションなど何でもかまいませんが、三辺測量が一般的な用語です。いずれにしても、3つ、あるいは2つ以上の円の交点を求めるということです。GPSでは無線波を使い、UWBにもさまざまなバリエーションがあります。帯域をすべて使うメーカーもあれば、その半分ほどの狭い帯域を使うメーカーもあります。帯域が広いほど、高い精度が得られる可能性があります。Marvelmindの場合は、独自のシステムを開発しました。その

24:14 システムは超音波と無線で構成されています。つまり、Marvelmindは超音波だけのナビゲーションシステムでも、無線だけのシステムでもありません。超音波＋無線です。無線を使ってすべてのビーコン間で非常に高精度なクロック同期を行い、モバイルビーコンと固定ビーコンの間の距離を非常に高精度に測定します。ですから、当社は三辺測量型のシステムに属します。前述のとおり、Marvelmindでは、モデムの制御のもと、すべての要素の間で継続的に同期を取ることで、正確なタイミングと同期を実現しています。GPSでは同じことを原子時計で行っています。もちろん当社のビーコンは衛星よりはるかに安価ですが、理論的には、

25:14 継続的な同期の代わりに、ルビジウム時計などの原子時計を搭載することもできます。なぜそうしないのか。測定には必ずある程度の誤差があるからです。最後の桁まで完全に正確に測ることは決してできません。加えて、干渉や遮蔽物もあります。これを解決するには冗長性が有効です。当社の場合、3Dで位置を計算するには固定ビーコン3台で足りますが、3＋1台を推奨しています。そうすれば、1台が遮られても残りの3台で測位を続けられます。N+1や2Nの冗長性も使えます。どのような冗長構成も可能です。実質的には、同じエリアに完全に重なり合うサブマップを2つ設けるということです。そうするとシステムは、

26:12 一方のサブマップのデータと、もう一方のサブマップのデータのどちらを使うかを選びます。非常に複雑なロジックですが、ほとんどの場合はデータを回復し、可能な限り正確な情報を提供できます。特に移動中はそうです。静止している場合は少し複雑です。壁の陰などに隠れてしまうと、物理的にも回復がほぼ不可能な場合があるからです。自分がどこにいるかを知ることは、物理的にも本当に不可能なのです。そして、これも私の好きなテーマの1つです。当社は常にUWB（Ultra-Wideband）と比較されるからです。UWBは本当に素晴らしい技術です。比較されますし、当社もUWBを競合と考えてはいますが、それでも私たちは

27:10 UWBを心から尊敬しています。率直に言えば、当社が独自のシステムを開発していた数年前にUWBが手に入っていたら、独自開発はしなかったでしょう。ロボット用に必要だったのですが、当時は手に入らなかったのです。そのため独自のシステムを開発せざるを得ず、それが結果的にUWBより高精度なものになりました。しかし、もちろんどのシステムにも制約があります。当社のシステムの大きな制約の1つは、見通し（超音波が直接届く経路。いわば「聞こえる」経路）が必要なことです。ここを少し掘り下げましょう。私が言いたいのは、高精度なリアルタイム位置情報システム（RTLS）はすべて見通しが必要だということです。確認してみましょう。木造の家の中にいるとき、GPS衛星からの電波は木材を通り抜けることがあります。これは見通しでしょうか？あなたにとっては見通しではありませんが、

28:09 電波にとっては見通しです。厚すぎない木材なら通り抜けられるからです。同じことで、「UWBは見通し外でも使えるシステムですか、それとも見通しが必要なシステムですか？」と聞かれます。UWBも、高精度であるときは、やはり見通しが必要なシステムです。単に、UWBの電波の前にある障害物が、その電波を通す材質だというだけです。しかし、今私が座っているような電波を通す壁のオフィスではなく、実際の産業用途に行けば、厚いコンクリート壁、厚いレンガ壁、周り中の金属があります。当然、電波はそうした障害物を、完全に遮断されるか、

29:09 大きく歪められるかせずに通り抜けることはできません。完全に遮断される場合は明らかです。信号が通らなければ通らない、それだけで議論の余地はありません。しかし、電波が通り抜ける中間のケースについて少し考えてみましょう。まず電波は通り抜けるとして、次に当社のようにセンチメートル級の高い精度が必要だとします。壁の厚さが40 cmだと想像してください。これはごく普通にあり得ますし、もっと厚いこともありますが、ここでは40 cmとします。UWB、GPS、Marvelmindの屋内GPSなど、飛行時間に基づくあらゆるシステムの前提は、

30:05 伝搬速度がわかっていることです。GPSやUWBの場合は電波の速度、つまり光速です。Marvelmindの場合は音速です。光速はわかっていますし、アインシュタインが示したとおり、よく知られた値です。しかし、どこでよく知られた値なのでしょうか？真空中です。空気中も真空にきわめて近いので、その差は気にしなくてかまいません。しかし、空気や真空と大きく異なる物質の中に入ると、誘電率や透磁率、いわゆるε（イプシロン）とμ（ミュー）が関わってきます。つまり、壁の磁気的特性と

31:03 電気的特性という2つのパラメーターがあるわけです。用語の詳細には立ち入りませんが、これらは空気とは大きく異なります。つまり、壁の中の光速は、もはや3×10^8、つまり秒速3億メートルではありません。まったく異なり、通常はずっと遅くなります。ということは、厚さ40 cmの壁の中での実効的な長さは40 cmではなく、未知の値、あなたにとって未知の何倍かの長さになります。まず、壁の特性がわかりません。次に、通常は厚さすらわかりません。システムにはそのデータがないからです。もしデータがあれば、

32:00 それを組み合わせてみることはできますが、システムが非常に複雑になります。事実上不可能で、それを使っている例を私は知りません。2つ目に、ご覧のとおり、電波は壁を通るときに必ず屈折するので、波の進む方向が変わります。3つ目に、波は分かれます。きれいな波が1つ入射しても、結果として、1つの波は通り抜け、別の波は反射してから遅れて通り抜けてきます。つまり、きれいなパルス1つの代わりに、振幅も遅延も異なる、未知のパルス列が届くことになります。その結果どうなるか。これらのデータをすべて考慮して正確に推定することは、実際にはできないのです。仮に、

32:59 魔法のように1 cm級の精度を持つ無線システムを作れたとしましょう。しかし、電波が壁を通り抜けると、40 cm分の物理的な不確かさが生じます。電波の伝搬で見れば、それは40 cmかもしれないし、50 cm、60 cmかもしれません。何でもあり得ます。壁の中の40 cmは、空気中や真空中の40 cmとは違い、もっと長くなります。つまり、数十cmの不確かさを抱えることになるのです。しかもそれは、壁を抜けてきた信号を検出できればの話で、多くの場合は検出すらできません。UWBやGPSは、他のシステムを歪めたり妨げたり干渉したりしないよう、通常は非常に弱い信号を使っているからです。そのため、通常は

33:58 信号に余裕がなく、壁で減衰した後では検出できるだけの強度が残りません。精密な産業用リアルタイム位置情報システムには、見通しが必須です。ですから当社は常に、見通し外のシステムを作ろうとしないようお勧めしています。障害物が電波を通すと確実にわかっている場合、つまり多くのオフィスのように電波を通す壁だけという単純な状況だと確実にわかっている場合は別です。しかし産業用の倉庫に行けば、パレット、金属棚、金属物体、大きな物体があります。それらは影を作ったり、信号をまったく通さない障害物になったりします。そうなれば終わりです。当社の場合、普通の木材やガラスでさえ超音波を通しません。しかし当社は、

34:58 見通し外のシステムを作ろうとさえしていませんし、無線ベースのシステムであっても見通し外で使うことはお勧めしません。当社の推奨は、堅牢な産業用途を求めるなら、常に見通しを確保した構成にすることです。では、見通し外があらゆる所にある実環境ではどうすればよいのでしょうか？棚、物、人、ドア、ガラス、金属。簡単な解決策はありません。解決策は基本的に、さまざまな対策の組み合わせです。まず第一に、適切なネットワーク計画とビーコン配置です。だからこそ当社は通常、ビーコンを壁や天井の高い位置に設置するようお勧めしています。そしてモバイルビーコンは、フォークリフトでも人でもドローンでも、常に高い位置に取り付ける必要があります。なぜか。理由はごく基本的なことで、

35:57 固定ビーコンとモバイルビーコンの間に遮蔽物が入る可能性が最も小さくなるからです。第二に、冗長性です。サブマップを使い、固定ビーコンを増やしてください。冗長性のないシステムにしないでください。3台のうち1台が遮られたら、それで終わりです。3Dは得られず、3Dが崩れてしまいます。当社の推奨は、もちろんN+1、あるいは2N（N+N）です。2Dでも3Dでも同じです。要するに、冗長性を持たせ、三辺測量を使い、適切なネットワーク計画とビーコン配置を行うことです。これが効果的で、しかも安価な選択肢であり、常に要件次第です。たとえばバスケットボール

36:56 コートのような広く開けたエリアなら、それで済みます。簡単です。ビーコンを高い位置に設置し、各選手に Mini-RXを持たせます。当社の事例では、ビーコンを選手の肩に付けました。それで機能します。しかし倉庫に行くと、棚がたくさんあります。棚越しに信号を通そうとしないでください。通路ごとにサブマップを設けて、各通路を個別にカバーする必要があります。だからこそ当社は、お問い合わせで「費用はどのくらいですか？」「何台のビーコンを設置すればよいですか？」と聞かれると、必ずフロアプランをお願いしています。写真があればそれも。倉庫はそれぞれ違うからです。棚のない倉庫もあり、その場合はカバーの仕方が変わり、必要なビーコンも少なくて済みます。しかし大半の倉庫には棚があります。さらに、何を追跡するのか。2Dか3Dか、ドローンか人か。こうした情報がすべて必要です。どんなシステムであっても、

37:56 概算の費用を出す前ですら、こうした情報が必要になるはずです。もう1つの選択肢は、見通し、当社の場合で言えば「聞こえる」経路を確保できない場合に、センサーフュージョンを使うことです。見通しが回復するまでの間をつなぐのに非常に有効です。たとえば何かの影があっても、その影が柱やちょっとした物によるもので小さく、1 m程度だとします。それなら大丈夫です。その1 mはオドメトリを使います。オドメトリで十分です。まだ誤差はそれほど蓄積しません。オドメトリで進み、フォークリフトやロボットが影から出たら、センサーフュージョン、つまりオドメトリ＋屋内GPSを使います。位置が回復し、オドメトリが

38:54 蓄積した誤差を打ち消して、また問題なく進めます。繰り返しますが、センサーフュージョンは常に有力な選択肢です。組み合わせ方はいろいろあり、常に用途次第です。ロボットにはオドメーターが使えますが、ドローンには使えません。ただしドローンには、オプティカルフローが使える場合があります。オプティカルフロー＋屋内GPSです。このように、センサーフュージョンによる組み合わせは非常に有効な選択肢です。オドメトリ＋屋内GPS、IMU＋屋内GPS、いずれも機能します。また、ある程度の性能低下を許容できる場合もあります。そのための追加機能として、当社は位置データだけでなく生データも提供しています。距離などの生データと位置データの品質を示す情報を取得できるので、次のようなことを検出できます。ある距離が連続的に減少し、別の距離が連続的に増加していたのに、3台目のビーコンで突然の飛びがあった、といったことです。これを検出したら、外部アルゴリズムで「では、

39:54 XとYは使うが、今はZは使わない。もう信頼できないからだ。Zが飛んでいる。自分のモデルでは、フォークリフトなどが急に跳び上がることは想定していない。物理的にあり得ない。だから当面はZを固定する」と判断します。それによってZに多少の誤差が生じ、それがXYの誤差にもつながり得ることはわかっています。しかし上手にやれば、通常その誤差はそれほど大きくありません。このように一時的に3Dから2Dに落とせば、ビーコン1台の遮蔽を許容できます。これも選択肢の1つです。場合によっては、「トラッキングが途切れても許容する」ということもあるでしょう。たとえばトイレです。トイレの中まで追跡したい人はいません。「それで構わない、他に方法もない」というわけです。廊下では追跡し、その後、

40:52 人の姿が消えます。1分ほどして、また戻ってきます。それで問題ありません。繰り返しますが、常に個々の用途次第です。見通しは必須です。ですから、まず見通しを確保するのが基本です。それができなければ、少し複雑さを増やして回復させることもできます。しかし場合によっては、「すべてをカバーするのは経済的に見合わない。多少の死角があってもかまわない」ということもあるでしょう。それは技術的な判断だけでなく、経済的な判断です。次はUWBです。繰り返しになりますが、当社はUWBについて詳しくコメントできる立場にはありません。第一に、当社は自社の屋内GPSほどにはUWBに詳しくありません。第二に、もちろんUWBは身近な競合の1つです。ですから、私が論評するのは適切ではないでしょう。ただ言いたいのは、UWBにはさまざまなバリエーションがあるということです。そしてもう一度強調しますが、UWBは

41:49 素晴らしい技術です。本当に素晴らしい技術です。UWBについて覚えておいていただきたいのは次の点です。第一に、産業用途で見通し外での使用は、まったくお勧めしません。遅かれ早かれ問題にぶつかるからです。第二に、UWBのタグは通常、非常に省電力です。1つの電池で半年、1年、3年もつといった話を目にします。素晴らしいことです。しかし一方で、固定側のビーコン、つまりメーカーによって呼び方は違いますが基地局は、通常、非常に電力を消費します。そのため電池では動作しません。当社の経験では、固定ビーコンの電池駆動に特に関心を持つお客様が非常に多くいらっしゃいます。というのも、

42:46 ビーコンに電源を供給するほうが、ビーコン本体より高くつくことがあるからです。その点でBLEは優れており、固定側のビーコンも電池で動作します。Marvelmindはその中間あたりです。安心できるので、通常はすべてを固定電源で動かすことをお勧めしています。とはいえ、内蔵バッテリーで数週間、外部バッテリーなら1年、2年は比較的簡単に確保できます。特別な手間もなく、大きなバッテリーを横に置くだけです。当社のシステムでも、BLEでも、これが可能です。しかしUWBでは通常うまくいきません。基地局は通常有線で外部電源が必要で、消費電力もかなり大きいからです。ですから注意してください。うのみにせず、細部まで確認してください。

43:46 LIDARです。LIDARは非常に優れた、素晴らしい技術です。しかしLIDARは障害物の回避と検出のために設計されたもので、測位のために設計されたものではありません。ええ、承知しています。LIDARは以前からAGVに使われていますし、今日では自動車などにも使われています。しかしLIDARは非常に複雑で、非常に高価です。複雑さやコストを削れば、さらに性能の低いLIDARになります。つまり、位置を見失う可能性はさらに高くなります。右側は、インターネットから拝借した画像です。リンクを付けておらず申し訳ありません。これは、実際の

44:44 倉庫、本当の実環境の雑然とした中でLIDARが見ているものです。かなり雑然としています。そこで当社の手短な推奨はこうです。予算に本当に制約がなく、サイズにも制約がない場合を除き、測位にLIDARを使わないでください。LIDARは通常、他の種類のビーコンより大きく、消費電力も大きいからです。遅かれ早かれ苦労することになります。LIDARによって自己位置を誤る状況が起こりやすいのです。センサーフュージョンシステムの一要素としてのLIDAR、たとえばオドメーターや屋内GPSと組み合わせたLIDARなら話は別です。外部の視覚系、つまり光学方式と組み合わせるのも素晴らしく、うまくいきます。ただし、やはり複雑さや価格などの問題になります。LIDARは障害物の

45:41 回避と検出には優れていますが、測位にはあまり向いていません。私のお気に入りの1つは、堅牢でシンプルな方式、つまりできるだけシンプルで、できるだけ堅牢な方式です。QRコード＋IMU＋オドメーター。これもフュージョンです。素晴らしい方式です。仕組みはこうです。QRコードなどの視覚的なマーカーを、通常は床に、場合によっては天井や周囲に設置します。安価なカメラで、QRコードや、市場にある多くの類似フォーマットのマーカーを床面に見ます。倉庫内では1 mや2 mおきなどにQRコードを設置し、その間はロボットがオドメーターで移動します。

46:40 オドメーターで十分です。誤差は蓄積しますが、QRコード間の1〜2 mの距離で位置を見失うほどにはならないのが普通です。そしてQRコードに到達すると位置が補正されるので、オドメーターの誤差は蓄積しません。堅牢で優れたセンサーフュージョンシステムです。信頼性が非常に高く、素晴らしい方式で、お勧めです。もちろん、ほかに問題もあります。QRコードは破損したり、すり減ったり、なくなったり、一部が覆われたりすることがあります。しかし、全体としては優れたアプローチです。堅牢で非常に安価で、お勧めです。だからこそ多くの人が使っています。次は視覚方式です。視覚方式も優れていますが、問題がないわけではありません。他のどのシステムとも同じです。それでも多くの用途で、非常に

47:38 良い解決策です。視覚方式には、スターゲイザー（天井マーカー方式）やランドマークナビゲーションなど、いくつかの種類があります。基本的には、カメラが光や点、星のような周囲の特徴的なものを捉え、それを基準に自己位置を求めます。これは角度ベースの測位です。つまり、星や対象物が遠くにあると、0.5 mほど動いても角度はわずかしか変わらないので、高い精度は得られません。これが三角測量や角度ベースのシステム全般の大きな欠点で、視覚による測位もこれに属します。通常は飛行時間を測る機能がないからです。外部光源を使う最新のカメラには、その機能があります。ですから今後は変わるかもしれませんが、ここで話しているのは純粋に

48:37 対象物への角度を計算できる安価なカメラの話です。位置の異なる複数の対象物があれば、それぞれへの角度を計算し、その交点を求めます。それが自己位置です。あるいは、複数のカメラを搭載し、1つの既知の点への角度をそれぞれ計算します。距離がわかれば、相対位置を計算できます。いずれにしても、他の対象物や、それらまでの距離に左右されます。もちろん、照明やまぶしさ、カメラの汚れなど、非常に多くの要因の影響を受けます。それでも、安価で、しかも急速に進歩しているので優れた解決策です。ドローンやロボットに搭載されるチップが、膨大なデータを処理できるようになったからです。そして、

49:36 10年前には非常に難しい課題だったことが、今日では安価なドローンでも行われています。QRコードは非常に堅牢で、システムが推測するのではなく検出できるようにしてくれます。QRコードは既知の点であり、それが点であることだけでなく、どんな点なのかも教えてくれます。「これはこの方向にある、この点だ」というように、QRコードには多くの情報を埋め込めます。ですから、QRコードと視覚測位を組み合わせれば、屋内でも屋外でも多くのことができます。さて、ご覧のとおり、ここが違いです。ロボットやVR機器のような対象物に1台または複数のカメラを搭載し、カメラ以外には外部に何も置かない方式があります。カメラが外の

50:35 世界を検出し、それを基準に位置を計算します。特にカメラがマップやランドマークを把握している場合です。これに対してアウトサイドイン方式は異なり、人やロボットには何も搭載しません。モーションキャプチャーとよく似ています。モーションキャプチャーシステムでは、人にカメラを付けません。人には反射マーカーを付けるだけで、周囲に多数のカメラを設置します。通常、そのカメラは高価です。モーションキャプチャーでは非常に低いレイテンシが求められるからです。普通のカメラは毎秒30フレームや60フレームですが、モーションキャプチャーでは毎秒200、400フレームです。明らかに標準的なカメラではありません。第二に、そのカメラを

51:34 かなり密に、たとえば2 mや3 mおきに設置する必要があります。センチメートル級、場合によってはミリメートル級の精度が欲しい場合です。カメラが20 mも離れていると、十分な精度であなたへの角度を検出できないからです。一方、RTLS、たとえば時間ベースの方式なら、長い距離でも非常に高精度なトラッキングが可能です。しかし角度ベース、つまり三角測量の場合は、カメラを非常に近く、密に配置する必要があります。カメラが安価なら結構ですが、非常に高価な場合は、言いにくいのですが、オプティカルフロー、失礼、モーションキャプチャーシステムは通常非常に高価で、ときには一式で数万ドル、あるいは

52:29 1台あたり数万ドルにもなります。映画についてはすでに触れましたが、映画でモーションキャプチャーが使われているのは、実績があり高精度な技術だからです。ただし高価です。品質は照明、距離、汚れなど、非常に多くの要因に左右されます。それでも、屋内・屋外の用途に優れた視覚システムもあり、お勧めできます。次に、軽視できないのが位置更新レートです。精度、価格、サイズと並ぶシステムの要素の1つです。点検のためにドローンを1機飛ばすだけなら話は簡単です。しかし倉庫や組立工場の中に何百人もの作業員がいれば、話は複雑です。全員を同時に追跡したいでしょう。高い更新レートは、

53:26 ある種の屋内測位システムにとっては非常に難しい課題になり得ます。400人でも1人と同じくらい簡単に対応できるシステムもあれば、そうでないシステムもあります。つまり、本当に課題次第なのです。Marvelmindはこのことを踏まえています。だからこそ当社には2つのアーキテクチャがあります。NIAアーキテクチャ（Non-Inverse Architecture）とIAアーキテクチャ（Inverse Architecture）です。NIAアーキテクチャでは、フォークリフトやドローンに取り付けたビーコンが超音波を発信します。そのためシステムは非常に堅牢で、騒音の大きいドローンにも使えます。しかし同時に、一度に発信できるビーコンは1台だけです。つまり、ドローンが1機なら問題ありません。2機なら、ドローン1機あたりの更新レートは、システム全体の更新レートをドローンの数、つまり2で割った値になります。1機、2機、5機なら、まだ大丈夫です。16、8、4、あるいは

54:25 何ヘルツであれ、十分な値が得られます。しかし何百機、たとえば100機のドローンを飛ばすなら、NIAアーキテクチャでは対応できません。ドローン1機あたりの更新レートが低くなりすぎるからです。そこでIAアーキテクチャがあります。IAアーキテクチャは次のように動作するので優れています。固定ビーコンが超音波を発信し、モバイルビーコンがそれを受信します。こうすると、すべてのモバイルビーコンが同じ固定ビーコンから同時に受信できます。200台のモバイルビーコンでも、更新レートを下げずに容易に受信できます。しかし、これらのビーコンは超音波を受信するので、騒音の大きい物体には取り付けられません。ここで言っているのは当社のシステムのことです。Marvelmindの場合、モバイルビーコンが超音波を受信するので、フォークリフトには非常に

55:24 適しています。人員にも非常に向いており、ロボットにもよく合います。しかしドローンにはあまり向いていません。ドローンは、可聴域の騒音だけでなく超音波域の騒音も大きいからです。つまり、ドローンのプロペラの騒音が信号を妨げ、到達距離が大幅に短くなります。通常お伝えしている30 mではなく、20 mや10 mですらなく、5 m以下になることもあります。ドローンによって大きく異なり、相対位置にも大きく左右されます。ほかにも多くの要因があります。手短に言えば、現在のところ、ドローンにはIAアーキテクチャをお勧めしていません。人員、そして主にロボットやフォークリフトにお勧めしています。次は電源です。電源は重要です。価格などの他のパラメーターと同じくらい重要なこともあります。バッテリーの

56:24 寿命はどのくらいか。もう少し掘り下げましょう。どのくらいもつのか。固定ビーコンか、モバイルビーコンか。交換可能か、交換不可か、充電式か。通常の条件か、外部の温度範囲はどうか。ほかにも多くのパラメーターが必要です。ですから当社の推奨は、質問することです。質問してください。他社にもどんどん質問してください。繰り返しますが、すべては要件次第です。固定ビーコンに電源を供給できるなら、それが理想的です。安心で、心配する必要はありません。あとはモバイルビーコンだけを考えればよくなります。では、モバイルビーコンは何に付けるのか。フォークリフトなら問題ありません。基本的に、フォークリフトの電気系統からモバイルビーコンに給電すればよいのです。それで完了です。バッテリーの問題はまったくありません。しかし、固定

57:21 ビーコンを外部電源につなげないこともあります。たとえば、橋の下で何かを補修する移動チームのためにナビゲーション・測位システムを展開する場合です。電気はありません。バッテリーが必要です。そうなると、これが重要になります。次のような質問をする必要があります。更新レートはいくつか。移動体はいくつか。温度はどうか。バッテリー寿命はどのくらいか。バッテリー寿命は、常に更新レートとセットで考える必要があります。たとえば、バッテリー寿命5年と書かれていたら、その条件は何か。更新レートはいくつか。距離はどのくらいか。周囲の温度はどうか。さらに、バッテリーは交換可能か、交換不可か。ビーコンやタグによっては、バッテリーを交換する手段すらないことがあります。当社の場合は充電式です。しかし製品によってはバッテリーを交換できず、

58:19 タグごと捨てなければならないこともあります。固定側か移動側かでも違います。ですから、これも用途次第です。モバイルビーコンの充電がとても簡単な場合もあります。たとえばシフト制で、シフトごとに充電したいなら問題ありません。ライトや車両の充電設備があるからです。しかし、それが問題になる場合もあります。固定ビーコンも同じで、壁に電源があってカバーに問題がない場合もありますが、屋外では問題になるかもしれません。許可が取れない、配線工事が高い、何かがバッテリーより高くつく、といった場合は、バッテリーが選択肢になります。当社はあらゆる選択肢を用意しています。内蔵バッテリー、充電式（Marvelmindの場合は常に充電式です）、外部モバイルバッテリー、外部バッテリー、あるいは外部電源

59:17 コンバーターです。すべての選択肢がありますので、選んでご相談ください。また、この点で技術は同等ではありません。超音波は、固定側でも移動側でも優れています。電力は多めに消費しますが、それでも優れており、非常に長いバッテリー寿命が得られます。UWBはモバイルビーコンには非常に優れていますが、固定側には向いていません。少なくともインターネット上の情報から当社が知る限り、UWBでは固定ビーコンに電源が必要です。ですから、この点で超音波はUWBとBluetoothの中間あたりに位置します。バッテリーの大きさにもよりますが、モバイルビーコンでも固定ビーコンでも、1年や2年のバッテリー寿命が得られます。大きなバッテリーを使ってもかまいません。産業用途では、通常、固定

60:15 ビーコンのサイズにあまり制約がありません。一度設置すれば、そのままです。年に1回来て、外部バッテリーを充電します。失礼、1日充電すれば、また1年もちます。それだけです。その間は、内部の内蔵バッテリーを使います。更新レートにもよりますが、数日から数週間もちます。1日後に戻ってきてバッテリーを戻せば、また1年動作します。そしてもちろん、どれが安く済むかを計算する必要があります。外部バッテリーで年1回のメンテナンスにするか、外部バッテリーで2年に1回のメンテナンスにするか、外部電源にしてメンテナンスを一切なくすか。結局はお金と、それぞれのケース次第です。次は位置と方向です。冒頭で述べたように、屋内で磁力計やコンパスを使うことはお勧めしません。遅かれ早かれ、

61:15 大きな問題に直面します。屋内には強磁性体や磁性材料が多く、遅かれ早かれ、必ず磁気コンパスや磁気の読み取り値が歪められ、方向がわからなくなるからです。推奨する解決策は、対象物、つまりフォークリフト、VR機器、ロボット、ドローンなど何でもよいので、そこにモバイルビーコンを十分な基線長で取り付けることです。そうすれば、どちらを向いているか、その角度がわかります。十分な基線長とはどのくらいか。それは技術によります。Marvelmindのように本当に高精度なナビゲーションシステムなら、センチメートル級の精度があります。では、2 cmの精度とは何か。この点は点ではなく半径2 cmの領域であり、こちらも半径2 cmの領域だということです。たとえば

62:12 20 cm程度の基線長なら、最悪の場合、一方の端がここ、もう一方の端がここになります。これが1つの角度です。もう1つの最悪の場合はここと、ここです。これがもう1つの角度で、この2本の線の差が誤差になります。よろしいですか？UWBの場合、この基線長では無理です。UWBはそこまで高精度ではなく、2 cmではなく10〜30 cmだからです。それでも機能はします。単に、たとえば1 mのような長い基線長が必要になるだけで、それなら十分です。センチメートル級の精度を持つ方式もありますが、残念ながら屋内では機能しません。さて、動画がありますが、今は見ないでおきましょう。

63:08 当社がどこに位置するかをお見せします。「御社はどの位置にいるのか」とよく聞かれるからです。精度の点では、当社はこのピラミッドの上位に位置しています。プロバイダーは非常に多くあります。Wi-Fiによる測位はなぜ多いのか。既製のハードウェアモジュールが手に入るので、とても簡単だからです。ソフトウェアをダウンロードするか、低レベルのソフトウェアを使い、あとはアプリケーションを載せればよいのです。だから何百ものプロバイダーがいます。しかしWi-Fiを使うか？当社はそこには踏み込みません。十分にカバーされている分野だからです。UWBは、精度や産業用途への適性の点で、はるかに優れた技術です。それでも参入障壁は比較的低いです。今では

64:06 既製のチップセットを、さまざまなメーカーから購入できるからです。そしてもちろん、同じチップセットメーカーから低レベルのソフトウェアを入手するという同じアプローチを取ります。作業はWi-Fi測位よりは明らかに複雑ですが、それでも非常に使いやすいシステムが比較的簡単に手に入ります。あとは上位のアプリケーション次第です。防湿性、価格、バッテリーなど、最終製品としての上位の機能がすべてです。Marvelmindの場合、当時はUWBを使えませんでした。UWBの精度では当社には足りませんでしたし、当社が開発していた数年前にはUWBは手に入りませんでした。そこで、独自のアーキテクチャと独自のプロトコルを開発しました。

65:04 独自のハードウェアとソフトウェアを、低レベルから高レベルまですべて開発しました。こうして、これほどの低価格でこれほど高い精度を実現できたのです。では、Marvelmindについて少しお話しします。すでにかなり長くなっているので、少し急ぎます。当社のシステムは、すぐに使える既製のナビゲーションシステムで、ライセンス不要の周波数帯の無線で結ばれた超音波ビーコンに基づいています。これはSuper-Beaconを使った例です。固定ビーコン4台、モバイルビーコン1台、そしてモデム1台です。ビーコンは、たとえば Super-Beaconの場合、固定にもモバイルにもなります。クリックするだけで使えます。そして距離です。位置は、固定ビーコン、モバイルビーコン、モデムの間で、超音波パルスを使って測定されます。ただし、改めて強調させてください。

66:02 当社のシステムは、非常に高精度なクロック同期とデータ交換に無線を、非常に高精度な距離測定に超音波を使っています。つまり、超音波だけでも無線だけでもなく、2つの技術の組み合わせです。前述のとおり、当社のシステムは非常に安価です。ぜひ比較してください。2 cmの精度でありながら、非常に手頃な価格であることを私たちは誇りにしています。その結果、ご覧のとおり、非常に多くの国にお客様がいらっしゃり、用途もまったく多様です。どんな用途か。あらゆる種類のロボット、点検用のあらゆる種類のドローン、そしてあらゆる種類のVR・ARです。「ロボットではうまくいくし申し分ないが、実環境でも同じことができるか？」と言ってこられるお客様もいます。フォークリフトや台車など、実環境のあらゆる移動体でも、もちろん可能です。フォークリフトにモバイル

67:01 ビーコンを取り付ければ、走行経路、平均速度、稼働時間、アイドリング、速度超過、急加速など、そのフォークリフトのすべてがわかります。すべてが記録・保存され、分析に使えます。一部の分析機能は組み込まれていますが、生データへのアクセスも提供しているので、移動資産の稼働率向上のための外部分析を、実質的に無数の形で構築できます。そして同じお客様が「素晴らしい。では人でも同じことができるか？」と聞いてこられます。もちろんです。そのためのスマートヘルメットがこれです。ナビゲーション機能とIMUを内蔵し、外部機器を接続するオプションもあります。どんな機器か。非常ボタン、バイブレーター、あらゆる種類の

67:59 アラームです。ライトによるアラームなど、あらゆる種類のアラームです。ジオフェンシングにも対応しています。つまり、ヘルメットを着用した人がジオフェンスで囲ったエリアに入ると、本人にも上司にもアラームが出され、すべてが記録されます。何のためか。安全性と生産性のためです。どんな事例があるか。地下作業、鉱業、冶金、建設、製造、危険を伴う石油・ガス・精製所、農業など、誰がどこで何をなぜしているかを把握して生産性を高め、安全性を向上させたいあらゆる場所です。事故が起きてから対処するより、未然に防ぐほうがはるかに良いのです。前述のとおり、当社には2つの異なるアーキテクチャがあります。NIAアーキテクチャ（Non-Inverse Architecture）とIAアーキテクチャ（Inverse Architecture）です。NIAアーキテクチャは非常に堅牢で、最初に開発されたものです。NIAアーキテクチャは次のように動作します。

68:56 固定ビーコンを壁や天井に設置します。この場合は25 mですが、これは Mini-RX の場合です。それ以外は30 m程度おきで大丈夫です。これらのビーコンは、モデムが無線で制御します。つまり、モデムが無線で各ビーコンと通信し、ビーコンを同期・制御しています。モデムは物理的には最も小さな要素ですが、論理的にはシステムの中核です。高精度なクロック同期を担い、すべての要素の制御と、要素間のタスクの割り振りを担っています。これが可能なのは、モデムが単なるルーターではなく、外部の世界との窓口でもあるからです。ですから、システムを動かすのに外部のアプリケーションは必要ありません。

69:54 インターネットも必要ありません。意図的にそう設計しています。クラウドも、Marvelmindのサーバーなども、システムを動かすのに一切必要ありません。完全に閉じた環境にして、位置データを一切外部に出したくない場合も、まったく問題ありません。モデムが完全なマップを持ち、他に何もなくても機能するので、それが可能です。モデムだけで十分です。モデムの電源を入れるだけで、システムが動き出します。モデムはマップを把握し、すべてのビーコンが位置を把握し、すべてのモバイルビーコンの位置もわかります。各ビーコンは自分の位置を把握しています。さらに、衝突回避のためにモバイルビーコンが全ビーコンの位置を知ることもできます。すべてのロボットの位置がわかる、つまりロボット同士が互いの位置を知ることができるのです。マップとその構築は、いくつかの要素から成ります。まず、位置の入力が必要になるのは Mini-RX。

70:54 その場合は、各固定ビーコンの位置を与える必要があります。一方、ハードウェアバージョン4.9のビーコン、Super-Beacon、Industrial Super-Beaconは、互いの距離を自分で計算します。強調しておきますが、キャリブレーションは一切不要です。建物内にビーコンを物理的に設置し、見通しが確保されていれば、システムをマップ構築モードにします。ビーコンのマップができあがります。あなたがすることは、「距離は問題なさそうだ」と確認することだけです。システムが推定を手伝ってくれるので、それを確認してサブマップを固定するだけです。このように当社のNIAアーキテクチャは、多くのビーコンでも動作し、マップの自動構築に対応しています。キャリブレーションも、手動入力も不要です。Mini-RX は…

71:52 制約があります。この場合、小型なので、ハードウェアバージョン4.9のビーコンや Super-Beacon、Industrial Super-Beaconとは異なり、超音波を発信できません。そのため、ビーコン間の距離を入力する必要があります。すべてのビーコン間の距離、あるいは壁や天井に取り付けた位置を入力します。固定ビーコンは、超音波パルスを使ってモバイルビーコンまでの距離を測定します。モデムが基本的にすべてを制御しているので、モバイルビーコンがいつ超音波を発信するかを全員が知っています。飛行時間を測定することで距離を計算できます。こことここ、こことここ、こことここの距離がわかると、そのデータがモデムに送り返され、モデムが位置を計算し、それがモバイルビーコンに配信されます。それだけです。システムは多くの

72:50 外部機器、つまりロボットやドローンなど何にでも接続できるよう設計されています。USB（仮想UART）、通常のUART、ピン、SPI、I2Cを使います。さらに産業用途向けにRS-485もあります。データは、ロボットやドローンなどの場合はモバイルビーコンから直接取得することも、モデムから取得することもできます。ロボットは自分の現在位置を把握し、モデムもシステム内のあらゆるロボット、ドローン、人の位置を把握しています。多数でも可能です。モバイルビーコンにはIMUが搭載されています。加速度計＋ジャイロスコープ＋コンパスの場合もあれば、加速度計とジャイロスコープだけの場合もあります。これらのデータもすべて取得できます。位置データは最大25 Hzで取得できますが、最終的には

73:50 距離次第です。大きなマップでは8 Hz程度、中規模では16 Hzです。非常に小さなマップ、たとえば10 m程度なら、最大25 Hzが得られます。IMUフュージョンを使えば、NIAアーキテクチャで100 Hz、遅延15 msを実現できます。通常のシステムでは、レイテンシはおおむね1を更新レートで割った値になります。つまり8 Hzなら、平均化を使わない場合で約125〜150 msのレイテンシを見込めます。平均化を使うと、精度と信頼性が高まり、妨害やあらゆる種類の干渉に対する堅牢性も高まりますが、その分レイテンシが生じます。どのような平均化やフィルターを使うかによっても異なります。種類は多くあります。

74:48 つまり、レイテンシをたとえば0.5秒程度まで増やせば、2 cmではなく1 cm未満の精度が得られることもあります。精度ははるかに高く、堅牢性もずっと高くなりますが、レイテンシと引き換えです。どちらを取るかはあなた次第で、トレードオフがあります。IAアーキテクチャは、内部構造の面ではかなり複雑ですが、ユーザーにとってはほぼ同じです。違いは、NIAではモバイルビーコンが超音波を発信し、固定ビーコンが受信するのに対し、IAではモバイルビーコンが超音波を受信し、固定ビーコンが発信する点です。ご覧のとおり、固定ビーコンはそれぞれ異なる周波数、19、25、31、37、45 kHzで発信します。現在、周波数は5つあります。つまり、サブマップ1つから成る基本的なマップなら、組み合わせを選ぶだけです。たとえば25と

75:46 31、あるいは25と19です。IAアーキテクチャでは、固定ビーコンの超音波周波数がそれぞれ異なることが必須です。そうしないと、モバイルビーコンが、どの超音波信号がどのビーコンから来たのかを区別できないからです。しかし、数十台、数百台のビーコンから成る大きなマップでは、周波数が5つしかないので、当然、繰り返しのパターンを組む必要があります。これが、Mini-RXの複雑な点の1つです。現在、IAアーキテクチャの導入については、リモートでのガイダンスと、IAアーキテクチャ向けの計算を提供しています。一方、NIAアーキテクチャなら簡単に自分で行えます。いわゆる配置マニュアルがあるからです。ダウンロードページで配置マニュアルをご利用ください。ただしIAアーキテクチャについては、実のところ、次のことをお勧めします。

76:45 複雑なマップの場合は、当社が計算を代行します。それ以外の点では、能力は同じです。IAアーキテクチャとNIAアーキテクチャの能力は同じです。現在、モバイルビーコンと固定ビーコンの合計で150台に対応しています。推奨としては、NIAアーキテクチャは、ドローンのような騒音の大きいものや、何らかの理由でモバイルビーコンの周囲の騒音を避けられない場合に向いています。IAアーキテクチャは、まず人員の追跡に非常に適しています。通常、超音波がカチカチ鳴るものを身に付けたくはないからです。ロボットにも問題ありません。

77:44 ロボットには十分に適しています。フォークリフトにも使えますが、人の場合は通常、身に付けたものが鳴らないほうを好みます。ですからIAアーキテクチャを選んでください。超音波の発信源は5 m、20 mと離れたところにあり、身に付けたものは何も鳴りません。普通、超音波は聞こえませんが、美術館のような非常に静かな場所では特に、ビーコンの小さなカチカチという音が聞こえることがあります。次の話題です。これまでは倉庫、ロボット、ドローン、人員といった一般的な事例について話してきましたが、ロングテールの事例も数多くあります。深入りはしませんが、こうした事例は非常に特殊な用途で大いに役立つことがあります。たとえば、作業員に「大型の

78:44 車両が近づいています」と警告したい場合です。この場合、エリア全体はカバーしません。大型車両が走る非常に長い経路全体をカバーするわけではありません。車両そのものがマップになります。つまり、大型車両に固定ビーコンを設置するのです。実質的に、マップ全体が動いていることになります。車両から見れば、何も動いていないので固定ビーコンですが、外の世界から見るとマップが動いています。いわば移動する固定ビーコンです。よくある使い方ではありませんが、こういうこともできます。利点は何か。移動するエリアができ、人が危険エリアに入るとアラームが出ることです。オプション次第で、視覚、振動、音など、お望みの方法で知らせます。

79:40 何かがエリアに近づくたびに警告されます。つまり、ジオフェンシングのエリアそのものが移動するわけで、車両など動くものから半径最大30 mにできます。建設現場も同じです。ここではこれらすべてを組み合わせられます。固定ビーコンを設置して、エリアにジオフェンスを定義できます。このエリアでは、現場に通常のトラッキングシステムを導入できます。モバイルビーコンを取り付けることも、モバイルビーコンではなくシステム全体をクレーンに載せることもできます。つまり、クレーンが動くと、

80:39 危険ゾーンも一緒に動きます。クレーンではなく、危険ゾーンが動くのです。そしてそこが安全のための危険ゾーンになります。建設現場のような場所は通常非常に複雑で、通常のマップ、移動するジオフェンシングゾーン、複数階など、複数の異なるアプローチが必要になることがあります。ご連絡のうえ状況をお知らせいただければ、こうした選択肢を含めた解決策をご提案できます。すばやく設置できる通常のビーコン（外部電源付きの通常のビーコン）でも、固定電源付きの固定ビーコンでもかまいません。

81:34 もう1つの特殊な事例です。すべてのエリアを気にする必要はありません。気にすべきなのは、クレーンの下、ジブの先端の下、吊り荷の下のエリアです。この場合、固定ビーコンをジブの先端に直接設置し、そこで固定ビーコンのマップを構築します。クレーンが動くたびに、危険ゾーンもクレーンと一緒に動きます。こうして作業員の安全を確保します。全体的な安全ではなく（それは意味がないので）、本当に危険な場所だけにジオフェンシングゾーンを設けるのです。もう1つの例です。建物全体を

82:31 ビーコンでカバーしたくない場合です。話が中断しましたが、戻りましょう。たとえば、コストがかかりすぎるなどの理由で、建物全体をシステムでカバーしたくない場合は、スポット的にカバーすることもできます。非常に特殊ですが、これも可能です。たとえば、清掃作業員が実際に作業をしているかを追跡したい場合です。どういうことか。作業員が15分ごとに清掃しなければならないなら、その人が少なくともこの建物の中、清掃すべき場所に15分以内にいたことを、システムで簡単に検出できます。終業時にやって来て「ここにも、ここにも、ここにも行きました」とまとめて記録するのとは違います。システムは明らかに、

83:31 その時間にその場にいなかった人を検出します。作業員が実際に仕事をしたかどうかまでは当社のシステムでは検出できませんが、少なくとも5〜10分ほどそこにいたことは確認でき、その間に清掃していたと期待できます。こうした選択肢は数多くあります。つまり当社のシステムをベースに、全域をカバーする通常の高精度な位置情報システムだけでなく、特殊な事例にも対応できるのです。さて、現在当社は、数百mまでの広い距離をカバーするシングルモデムシステムに対応しています。この距離は無線によって決まります。ビーコン同士は30 m以上離してはならず、モバイルビーコンは、2台以上の固定ビーコンから

84:28 30 m以内になければなりません。しかし無線で見れば、カバー範囲ははるかに広くなります。フルサイズのアンテナなら数百m、たとえば400 mです。つまり、たとえばトンネルや大きな組立工場で、フルサイズのアンテナ付きのモデムを中央に設置すれば、こちらの方向に100 m、こちらの方向に400 mといったカバーが可能です。たとえば、この Industrial Super-Beacon もフルサイズのアンテナ付きです。しかし、カバー範囲がない場合や、無線でさえ直接見通せず、長いトンネルのように距離がさらに長い場合はどうするか。その場合は、いわゆるマルチモデムシステムで対応します。まだですが、間もなく対応予定です。マルチモデムシステムは基本的にシングルモデムシステムと同じですが、階層が1つ追加されます。現在は、

85:27 モデムがマップを担当しています。マップはサブマップで構成されます。サブマップは1台、2台、3台、または最大4台のビーコンで構成され、全体ではマップあたり250台のビーコン、あるいはマップあたり250のサブマップを持てます。これが現在の仕様です。今後予定しているのは、このマルチモデムシステムです。実質的には同じですが、最大20台のSuper-Modemを、いわゆるSuper-Super-Modemの制御下に置けるようになります。このシステムは、たとえば2〜3か月後には数千台のビーコンに対応できるようになります。また、1台の Super-Modemからビーコンへの無線カバーを確保できない用途にも対応します。たとえば別の

86:26 フロアにある場合や、距離が長い場合、その他の理由による場合です。その場合は、別の Super-Beaconを設けます。これらのSuper-Modem同士は互いに接続しますが、それは同期のためではありません（同期には独自の無線による非常に高精度なクロック同期が必要です）。データ交換と位置データのストリーミングのためです。ミリ秒単位の多少の遅延は、通常問題になりません。そのため、通常のWi-Fi、イーサネット、LTE、プライベートLTEのいずれでもかまいません。ただし、これはデータ用であり、同期用ではありません。そして Super-Modemがあり、その Super-Modem が基本的に単一の窓口となって、マップ全体を1つの大きなマップとして見ることができます。この複雑さはあなたからは見えません。1つにまとまった、ただ1つの大きなマップです。

87:23 ところで、Super-Beacon、Super-Modem についてはすでに触れましたが、当社の用途は非常に多岐にわたります。VRからドローン、ドローンからフォークリフト、フォークリフトから人、産業現場の人からスポーツまでです。そのため、さまざまな種類のビーコンがあります。超音波の受信専用のもの、送信専用のもの、送受信両用の汎用タイプ、そして防湿性や防爆性まで強化したものもあります。防爆仕様なども含め、何でも用意できます。もちろん価格もサイズも異なり、消費電力も少しずつ

88:20 異なりますが、Industrialタイプを除き、大半はバッテリーを内蔵しています。バッテリーなしのオプションもあります。そしてもちろん、ほとんどは同じアーキテクチャで併用できます。たとえば、非常に多様な構成のNIAアーキテクチャを構築できます。固定ビーコンとしてMini-RX、固定ビーコンとしてSuper-Beacon、固定ビーコンとして Industrial-RX、そしてモバイルビーコンとして Mini-TX、Super-Beacon、Industrial Super-Beaconといった具合です。お望みならそうした構成も可能ですが、通常はもちろん、種類を少なく、たとえば2〜3種類にすることをお勧めします。最後にまとめです。すべてのニーズに合う方式はありません。ご自身で選んでください。すべては用途次第です。当社はもちろんMarvelmindをお勧めしますが、Marvelmindでさえ、あらゆる場所に万能というわけではありません。ご自身で選んでください。超音波のほうが良い場合もあります。

89:18 UWBのほうが手軽な選択肢の場合もあります。センサーフュージョンが選択肢になる場合も、LIDARが選択肢になる場合もあります。すべては用途次第です。多くの場合、MarvelmindやGPS、UWBのように測位専用に設計されたシステムのほうが、Bluetooth、Wi-Fi、LoRaのように測位専用に設計されていない規格やシステムよりも、測位に適しています。そして私のお気に入りは、経済的にも技術的にも実現可能であれば、センサーフュージョンです。そこから常に良い結果を引き出せます。いつものように、お時間をいただきありがとうございました。ご質問があれば、お気軽にinfo@marvelmind.comまでご連絡ください。デモもぜひご覧ください。新しいデモやチュートリアルを頻繁に公開しており、このチュートリアルも公開する予定です。当社のシステムを楽しんでいただければ幸いです。ありがとうございました。