RTLSとは?リアルタイム位置情報システム:定義、技術、用途
略語の RTLS は、Real-Time Location System(リアルタイム位置情報システム)の略です。RTLSはしばしば「RTLSシステム」と呼ばれます。厳密には誤りですが、便利な言い方です。
RTLS、IPS、LPSの違いとは?
RTLSは屋内環境に限定されるものではありませんが、実際にはほぼ常に、屋内測位システム(IPS)またはローカル測位システム(LPS)を指します。というのも、屋外では GPS と RTK GPS が、ほとんどの用途で測位の問題をすでに解決しているからです。
GPS信号が利用でき、上空が開けていれば、RTK GPSはセンチメートル級の精度を実現し、屋外ナビゲーションの標準的な選択肢となります。RTLSが解決策となるのは、GPSが機能しない場所、つまり建物内、地下、トンネル内、あるいは衛星信号が遮られたり意図的に妨害されたりしている施設です。
したがって、実際にはRTLS = IPSです。リアルタイム位置情報システムを探しているなら、ほぼ間違いなく屋内測位システムを探しているということです。
GPSやGNSSがRTLSとみなされない理由
RFIDが本当のRTLSではない理由、そして実際は何なのか
RFID は、Radio Frequency Identification(無線周波数識別)の略です。BLE、WiFi、LoRa、ZigBeeは、測位システム向けに設計されたものではありませんが、それでも位置特定やナビゲーションに利用できます。それと同様に、RFIDも測位システムではありませんが、かなり無理をすれば、こうした目的に利用できます。
もちろん、その「無理」は深刻です。モバイルオブジェクト、モバイルビーコン、タグの位置は分かりません。分かるのは、タグがRFIDリーダーから0.1〜1mの範囲内で検知されたかどうかだけです。通常は0.05〜0.1mで、1m以内となるのは一部の特殊なリーダーに限られます。しかも、距離すら分かりません。分かるのは「はい」か「いいえ」だけです。モバイルビーコンのXYZ座標は得られず、分かるのはRFIDリーダーのXYZ座標だけです。
RTLSの産業用途:倉庫、製造、鉱業
本記事では産業用途に焦点を当てているため、小売、医療、ホスピタリティ、農業、セキュリティなどの分野は取り上げません。RTLSは、産業分野でも非産業分野でも数多くの用途で利用されています。
パレットのトラッキングにRTLSを使うべきか?おそらく不要です
一般に、RTLSについて論じる場合は、フォークリフト、車両、人員、ロボット、AGV、ドローンなどの移動資産を指します。パレットが対象になることはずっと少なくなります。
パレットは半移動体です。確かに移動されはしますが、自ら動くことはありません。パレットは、RTLSと、RFIDやその他の識別方法(モバイルロボット、ドローン、作業員によるQRコード/バーコード識別など)との境界線上にあります。
倉庫業務における大きな問題の一つは、パレットの置き間違いです。しかし、そのためにRTLSを導入するのは少々やりすぎです。理由は次のとおりです:
- モバイルビーコンは、バッテリーや電子回路などの部品を必要とするため高価です。通常、モバイルビーコン(タグ)1台あたり数十USD/EUR以上かかります。フォークリフトのトラッキングなら問題ありません。人の安全性を高めるためにも妥当です。しかし、数千枚のパレットに取り付けるとなると高価すぎますし、それでも多くの問題は解決しません
- RFIDのほうが適していますが、前述のとおり位置情報は得られません。RFIDが伝えるのは「リーダーの近くにいる」ということだけです。パレットの位置を知るには、リーダーの位置を知る必要があります
- RFIDは、RTLS用のモバイルビーコンよりはるかに安価です。ただし、リーダーは移動できるものでなければなりません
- 移動式リーダーにはさまざまな形態があり、RFIDリーダーを持った作業員や、リーダーを搭載したロボット/ドローンなどがあります。ゲートに組み込まれた固定式のRFIDスキャナーという形もあります。パレットやRFID付きの物体がゲートを通過すると、RFIDが読み取られます
- QRコード/バーコードリーダーについても同様です
業界別のRTLSユースケース
- 生産性向上のためのフォークリフトのトラッキング
- 安全のための、人や他の車両に対するフォークリフト・車両のトラッキングとジオフェンス
- AGVに対するフォークリフト・車両のトラッキングとジオフェンス
- 資産・パレットのトラッキング
- 生産性向上のための人員のトラッキング
- より広い意味での、安全のためのジオフェンスゾーン
一般に、製造業での使い方は倉庫や構内物流とよく似ています。多くの作業や用途が共通しているためです。製造業では、さらに多様な用途があります:
- 人員トラッキング
- 車両のトラッキング
- 安全のためのジオフェンスゾーン
- 車両、人、AGVに対するクレーン/フック/吊り荷のトラッキング
- 建設エリアの境界を越えないためのクレーンのトラッキング
- 車両や人に対するフック
- ドローンに対するクレーン
- 危険区域に対する人:あらゆる種類のジオフェンスゾーン
- 人に対する車両のトラッキングとジオフェンス。安全
- AGVに対する車両のトラッキングとジオフェンス。衝突回避
- 人に対するAGVのトラッキングとジオフェンス。安全
- 自律型ロボット
- 自律型ドローン
- 自律走行車両
- 生産性向上のための人員のトラッキング
- 人員の位置に基づく、計器の読み取りや保守作業の自動割り当て
- 防爆要件による制約の増加 => より高価、より重く、よりかさばり、その他の性能も低下
RTLSの選び方:精度、レイテンシ、コスト、範囲の比較
どのリアルタイム位置情報システムが適しているかは、何を重視するかによって異なります:精度、低レイテンシ、価格、範囲、導入のしやすさ、運用のしやすさ
- ±2cm:Marvelmind屋内「GPS」(超音波方式のRTLS)
- ±10〜30cm:UWB
- 1〜2m:AoA対応BLE
2〜5m:BLE - ゲート単位:RFID
- 100〜400Hz、レイテンシ5〜10ms:IMU+超音波、またはIMU+UWBのセンサーフュージョン
- 4〜50Hz、20〜100ms:Marvelmind屋内「GPS」、UWB、BLE(設定とモードによる)
- RFID:位置更新というものがありません。RFIDは本当のRTLSではありません
システムの価格、モバイルビーコン(タグ)の価格、固定ビーコンと関連インフラの価格、設置コスト、保守コスト。これらすべての要素が総コストに影響します。最終的には、具体的な構成、要件、仕様などによって異なります。
- 約1セント:QRコード/バーコード
- 約0.1 USD:RFIDタグ
- 約10〜30 USD:BLEタグ
- 約50〜200 USD:UWBタグ、超音波タグ。超音波の固定ビーコン。アクティブRFIDタグ
- 100〜1000 USD:UWBアンカー、特別な保護仕様のタグ(IP69、防爆仕様など)
- 全世界:GPS/GNSS
- 10〜1000km:携帯電話網
- 10〜50km:RTK GPS
- 100〜500m:複数のサブマップを使ったMarvelmind屋内「GPS」、UWB、BLE
- サブマップあたり最大50m:Marvelmind屋内「GPS」、UWB
- サブマップあたり最大10〜30m:BLE
RTLSタグとは?モバイルビーコンの解説
RTLSタグ(RTLSモバイルビーコン)は、RTLSのカバーエリア内(建物、倉庫、工場、病院など)で位置をトラッキングするために、移動する対象物に取り付ける無線デバイスです。人そのものをトラッキングするのではなく、その人のRTLSタグ/モバイルビーコンをトラッキングします。フォークリフトそのものではなく、そのRTLSタグをトラッキングするのです。
RTLSタグとRFIDタグ:主な違い
RFIDタグはRTLSタグの一種と考えることもできますが、非常に原始的で初歩的なものです。一般に、RTLSはRTLSタグの2D(XY)または3D(XYZ)座標を提供します。一方、RFIDタグが提供するのはゲート単位の座標だけです。RFIDシステムは、タグがRFIDリーダーにかざされるか、RFIDポータルを通過するまで、タグのリアルタイム座標を提供しません。したがって、RFIDシステムをリアルタイム位置情報システムと呼ぶのは、かなり無理があります。
RTLS技術の比較:超音波、UWB、BLE、RFID
RTLSの種類とRTLS技術について詳しく学ぶ:
- 屋内ナビゲーションと測位(PDF) – 産業用屋内測位の技術と手法のレビューと比較
- 屋内ナビゲーションと測位(YouTube動画) – 上記PDFを基に、さらに知見を加えた動画