屋内測位システムの到達範囲は?

屋内測位システムの最大到達範囲(規模)は?

当社には、屋内測位システムの到達範囲や規模についての質問が定期的に寄せられます。まずは、何を尋ねているのかをはっきりさせましょう。ごく短く答えると:

  • 屋内測位システムの規模は事実上無制限です。ただし、モバイルビーコンから、直接の見通し が確保された固定ビーコンまでの最大距離は、次の値以下でなければなりません:30メートル

よくある質問と短い回答:

  • 倉庫全体をカバーできますか?– はい
  • 長さ数kmのトンネルで屋内測位システムを使えますか?– はい
  • 多層階の建物全体を高精度屋内測位システムでカバーできますか?– はい
屋内測位システムの到達範囲

到達距離の問題を詳しく見る前に、改めて強調しておきます。システムが機能するための最も重要な要件は、見通し(超音波が直接届く経路)の確保です:

  • トラッキングを行うには、モバイルビーコンに次の条件が必要です:直接の見通し(超音波が届くこと)が確保された固定ビーコンが2Dでは2台以上、3Dでは3台以上、30メートル以内にあること

超音波の到達距離

上記の要件(直接の見通しがあり、距離が30メートル以内であること)によって、1つのサブマップの範囲が決まります。この範囲は超音波の到達距離によって制限されます。つまり、超音波パルスは空気中で減衰するため、30メートル程度を超えると弱くなりすぎ、産業プラントや倉庫の一般的なノイズの中では確実に検出できなくなります。

しかし、マップは数百のサブマップで構成でき、スーパーマップには数百のマップを含めることができます。したがって、「到達範囲」や「規模」は数百メートル、あるいはそれ以上にもなります。

したがって、「到達範囲」の問いには、何を尋ねているかによって異なる答えがあります:

  • モバイルビーコンから、それを担当する固定ビーコンまでの最大距離を尋ねているのであれば、答えはこうなります。推奨最大距離は、一般的な産業環境の2D/3Dで 30メートルです。1Dでは、ラボ環境で日常的に 50 m(受信側ビーコン付近の外部ノイズが少ない条件)でテストしています
  • 1Dの最大到達距離:120m + Marvelmind Horn。Hornが非常に有用なのは、正しい方向からの超音波パルスを増幅するだけでなく、不要な方向からの信号を大幅に減衰させ、S/N比を飛躍的に高めるからです。ただし、Hornは1D用に設計されています。それでも、いくつかの特殊なケース、たとえばクレーンでは、X軸の1D、Y軸の1D、Z軸の1Dを組み合わせることで、2D、さらには3Dも実現できます

マップの大きさが100メートル程度に達すると、無線の到達距離が影響し始めることがあります。モデム側とビーコン側の両方が標準の短い50mmアンテナで、しかも不利な交差偏波の状態にある場合、無線の到達距離はさらに短くなることがあります。Mini-RXやMini-TXの小さなセラミックアンテナを使う場合や、アンテナが金属と平行になっている場合も、到達距離はさらに短くなることがあります。

したがって、最初のステップとして、無線の到達距離を延ばすには、フルサイズアンテナをモデム側に使用します。ビーコン同士は無線で直接通信しないことを覚えておいてください。すべてのビーコンは、スター型アーキテクチャでモデムによって制御されています。そのため、モデム側のアンテナと無線を改善すれば、モバイル・固定を問わず、すべてのビーコンとの接続性が同時に向上します。

この次のステップは、ビーコン側にもフルサイズアンテナを追加することです。ただし、これは多数のアンテナを意味します(投資額あたりの効果は小さくなります)。アンテナ自体は高価ではありませんが、ビーコンが数十台、場合によっては数百台になることもあります。それでも、無線信号の弱さによる無線パケットの損失を減らし、トラッキングの品質をすばやく改善できる、手軽で信頼性の高い方法です。

さらなる改善は、モデムに特殊なアンテナシステムを使うことで得られます:

  1. 単方向アンテナ:モデムはマップの片側に配置します
  2.  双方向アンテナシステム:モデムをマップの中央に配置し、スプリッターを使用します
指向性アンテナは10〜14dBの高い利得を比較的簡単に得られることがあり、無線の到達距離を3〜5倍に延ばすことも可能です。

ただし、到達範囲を制限しているのがエリアの広さそのものではなく壁である場合、より高性能で大型のアンテナを使ってもほとんど効果はありません。必要なのはマルチモデムアーキテクチャの利用です。このアーキテクチャを使えば、事実上無制限の広さのエリアをカバーできます。もちろん、次のことが前提です:

  • バックボーンネットワークを構築でき、利用可能であること
  • サブマップ内の到達距離は変わらず、30メートル程度までであること

まとめ

屋内測位システムの到達範囲は、何を指すのか、そしてどのアーキテクチャを使用するかによって、約30メートルから数百メートル、さらにそれ以上まで変わります。さらに:

  • Marvelmind屋内測位システム(Marvelmind屋内「GPS」)は階層的なアプローチを採用しています。そのため、カバーエリアと収容能力の両面で拡張できます。システム規模の上限は事実上ありません
  • 当社はシステムのアーキテクチャと設計を最も深いレベルまで完全に掌握しているため、要件に対して非常に高い柔軟性を提供でき、お客様固有のニーズに合わせてシステムをさらに調整することもできます

このように、柔軟なMarvelmind屋内「GPS」を活用すれば、自律型ロボットやドローンから産業オートメーション、スポーツまで、さまざまな用途に向けたシステムを構築できます。

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