到達範囲は?

到達範囲は?

屋内測位システムの到達範囲を知ることは、最も基本的な問いの一つです。しかし、この単純な問いには、何を尋ねているかによって複数の答えがあります。もう少し詳しく見ていきましょう。

ごく簡単なまとめ

  • 次があります:さまざまな「到達範囲」(超音波、無線、WiFi、サブマップ、マップ、スーパーマップの「到達範囲」)
  • 一般的な 30 mの超音波到達距離(2D/3Dサブマップ1つあたり)
  • 1Dサブマップの一般的な超音波到達距離:~100 m
  • マップの「到達範囲」は無線のカバー範囲によって制限され、一般的には ~100-400 m
  • 1つのスーパーマップの「到達範囲」は事実上無制限

2つの「到達範囲」:超音波と無線

さらに掘り下げる前に、当社のシステムが2つの基本技術を使っていることを、はっきり理解しておく必要があります:

  1. 超音波:飛行時間で距離を精密に測定し、マルチラテレーションで位置を算出
  2. 無線:高精度(マイクロ秒レベル)の時刻同期、データ交換、テレメトリー
したがって、「到達範囲」は2つあります:超音波の「到達範囲」と無線の「到達範囲」。
なぜ「到達範囲」をかぎかっこ付きで書くのか?– この問い自体が、まだ完全に正確とは言えないからです。

サブマップの「到達範囲」とマップの「到達範囲」の違いは?

当社のシステムは、サブマップ、すなわち小さな単位を組み合わせて構成されるため、マップの到達範囲は、どのようにでも設定できます(超音波のカバー範囲の観点で)。サブマップ ≈ セル。

当社のシステムは、携帯電話網にたとえるとわかりやすいでしょう。携帯電話網のセルは、周波数帯、基地局、アンテナの高さ、環境、周囲の状況などに応じて、50メートル程度の小さなピコセルから数十キロメートルの大きなマクロセルまでさまざまです。では、携帯電話網の「到達範囲」はどれくらいでしょうか?– セルの数とそのカバー範囲によって、事実上どのようにでもなります。当社のシステムも同じです。超音波の観点で見たマップの「到達範囲」は、どのようにでもなります。国全体の地下をカバーしたい場合でも、それは可能です。

したがって、通常「到達範囲」と言う場合に指しているのは、超音波のサブマップ内での到達範囲です。

ただし、無線については、問題になるのは マップ単位の到達範囲です。システムはスター型アーキテクチャで動作し、モデムは自身の無線到達範囲内にあるすべてのビーコンを制御するからです。逆に言えば、モデムが無線でビーコンに届かなければ、そのビーコンを制御できません。モデムとビーコン間の無線リンクの到達距離が、マップの大きさを制限します。したがって、システムの無線到達距離を延ばしたい場合は、まずモデムのアンテナを改善する必要があります。そうすれば、すべてのビーコンに対する到達距離が延びます。

事実上無制限の規模のネットワークを実現するために、当社は スーパーマップを使用します。スーパーマップとは「マップのマップ」です。各マップのSuper-Modemは、スーパーマップのSuper-Super-Modemによって、バックボーン経由で制御されます。バックボーンには、4G/5GからWiFi、さらにはRS485まで、さまざまな物理インターフェースを利用できます。詳しくは次をご覧ください:マルチモデムアーキテクチャ

では、超音波の到達距離はどれくらいでしょうか?…

この単純な問いに答えるにも、やはり追加の情報が必要です:
  • 1D, 2D, 3D?
  • 外部ノイズの状況、特に超音波帯のノイズは?

一般的な超音波到達距離

  • Super-BeaconまたはIndustrial Super-Beaconの推奨カバー半径 – 最大30メートル
  • ラボ(無ノイズ)環境でSuper-Beaconを向かい合わせにした場合の一般的な1D到達距離 – 50メートル超
  • Horn使用時の推奨到達距離(1D) – 最大60メートル。ラボに近い環境では – 最大120〜150メートル

超音波の到達距離は、常に遮るもののない見通し(超音波が直接届く経路)を前提としています。詳しくはこちら:高精度屋内測位システムには見通しが不可欠。

超音波は周波数によって空気中での減衰が異なります。当社は19kHzから45kHzまでの幅広い超音波を使用しているため、できるだけ長い超音波到達距離が必要な場合は、最も低い周波数帯を使用してください:19〜25kHz。ただし、これらの周波数は可聴域のノイズに最も近い帯域です。そのため、S/N比(信号対雑音比)が最も高くなる最適な周波数が存在します。

通常、到達距離を最大限に延ばすには、25kHzのビーコンをお勧めします。ただし、強い外部ノイズがない場合や、外部ノイズを効果的に遮るHornを使用する場合は、19kHzのビーコンのほうがさらに良い結果を示すことがあります。

一般的な無線到達距離

以下に示す到達距離はすべて目安で、屋外の開けた空間での値です。屋内はほぼ常にマルチパス環境であり、特に電波を反射する金属が多い産業用途ではその傾向が強くなります。その結果、以下の距離よりずっと近い場所でも、無線接続が非常に悪くパケットが失われる地点(マルチパスによる局所的な落ち込み)が生じる一方で、以下の距離よりずっと遠い場所でも非常に強い信号が得られることがあります。したがって、これらの距離は絶対値ではなく主に比較の目安として、たとえばアンテナシステムの選定などに利用してください。
  • 標準の50mmアンテナを付けたモデムと、セラミックアンテナ付きのMini-RXまたはMini-TX – 50〜100メートル
  • 標準の50mmアンテナを付けたモデムと、標準アンテナ付きのSuper-Beacon – ~100m
  • Modem/Super-ModemとSuper-Beaconの両方にフルサイズアンテナ – ~400m
  • Modem/Super-Modemに Yagi-7 アンテナ、Super-Beaconにフルサイズアンテナ – 1km超
  • Modem/Super-Modemに Yagi-7 アンテナ、Super-Beaconにも Yagi-7 – 最大 3〜4km(理論値)

無線の到達距離 ≠ WiFiの到達距離

無線の話をしてきたので、当社の915/868MHz無線とWiFiの到達距離は同じだと考えがちですが、そうではありません。
実のところ、Super-ModemのWiFiの実際の到達距離は測定したことがありません。多くの要因に左右されるからです。たとえば、WiFiアクセスポイントの種類とそのアンテナシステム、マルチパス、2.4GHz帯の干渉レベルなどです。実用上は、およそ 50 m と考えてください。

まとめ

Marvelmind屋内測位システムの到達範囲というこれほど単純な問いにも、何を尋ねているかによって多くの答えがあります。しかも、これはテーマをそれほど深く掘り下げなくても言えることです。

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