屋内測位システムのしくみ

ほぼすべての人が全地球測位システムまたはGPSに精通しており、衛星信号に基づいて地球上のあらゆる人や物体の正確な位置を特定できます。しかし、屋内の位置追跡についてはどうでしょうか？ GPSは建物内ではうまく機能しません。そこでは、屋内測位システム（IPS）または屋内位置追跡が役立ちます。

屋内測位システムとは何ですか？

屋内環境用のGPSと同様に、IPSは、屋内で人や物を見つけるのに役立つテクノロジーを指します。次に、その位置情報は、情報を有用にするために、ある種のアプリケーションソフトウェアに送られます。たとえば、IPSテクノロジーは、リアルタイム位置情報システム（RTLS）、経路探索、在庫管理、ファーストレスポンダー位置情報システムなど、多くの位置情報ベースの屋内追跡ソリューションを可能にします。

屋内測位に使用できるさまざまなテクノロジーがありますが、そのうちの5つについてはこの記事で詳しく説明します。

• 近接ベースのシステム
• WiFiベースのシステム
• 超広帯域システム
• 音響システム
• 赤外線システム

読んでいるときは、次の点に注意してください。さまざまな種類の屋内追跡技術を理解するのは良いことですが、測位技術自体を主な関心事にするべきではありません。真の価値は、特定のソフトウェアに接続されているソフトウェアにあります。テクノロジー。

ロケーションタグがどのように機能するかを知ることは、「IPSの内部」で何が起こっているかを知ることに似ています。それは素晴らしいことですが、真の価値を提供するのはその位置情報をどのように使用するかです。それはあなたのビジネスにどのように違いをもたらすでしょうか？フィードするソフトウェアは、その価値を生み出す上で大きな役割を果たします。そのため、システム全体を評価することが重要です。屋内の位置追跡を始めたばかりで、実験のための予算が限られている場合、高価で使いにくく、拡張が難しいシステムを購入すると、収集されたデータから得られるメリットが失われる可能性があります。一方、費用効果が高く使いやすいソリューションは、IPSへの投資を最大限に活用し、結果として真のビジネス価値を生み出すのに役立ちます。

以下に、各屋内追跡技術の最も一般的な使用例と、それぞれの欠点と利点のいくつかを示します。

5種類の屋内追跡技術

1。近接ベースのシステム

近接ベースのシステムは、施設内の部屋レベルで人または物体の一般的な位置を検出できます。 （これは、以下に示す超広帯域のような、「地図上の点」までの正確で正確な位置を特定する精密システムとは対照的です。）近接ベースのシステムは、屋内測位にタグとビーコンを使用します。リーダーベースまたはリファレンスポイントベースのいずれかです。

リーダーベースのシステムでは、シンプルで安価なタグ（「ダム」タグ）が、そのIDを多数のリーダーデバイスに継続的に送信します。次に、これらのリーダーデバイスは、タグのIDと信号強度をバックエンドシステムに渡し、バックエンドシステムが各タグの位置を計算します。

参照ポイントベースのシステム（AirFinderが良い例です）は、標準のBluetooth Low Energy（BLE）ビーコンを、「スマートな」位置認識タグとともに位置参照ポイントとして使用します。タグは、参照ポイントの場所に基づいて独自の場所を計算し、中央のアクセスポイントに接続してこの情報を中継します。施設内に約100フィート間隔で配置されたBLEアクセスポイントは、タグから暗号化された位置データを受信し、サーバーに送信します。

どちらのタイプの近接ベースのシステムも、最小のコストで簡単な屋内測位を実現できます。それらは、ヘルスケアと製造業の両方、および他のいくつかの産業に遍在しています。ただし、参照ポイントベースのシステムは、そのアーキテクチャのために近接ソリューションの中で最も安価です。参照ポイントが低コストであるため、接続されたリーダーの数はそれほど多くありません。また、バッテリー寿命を延ばし、リーダーベースのシステムよりも正確な位置情報を提供します。

精度、近接性、屋外追跡ソリューションの詳細と、ニーズに合ったソリューションを選択する方法をご覧ください。

2。 WiFiベースのシステム

WiFiポジショニングシステムでは、タグは施設内の多数のWiFiアクセスポイントに単純なパケットを送信するWiFi送信機です。これらのアクセスポイントは、その読み取りの時間と強度をバックエンドに報告します。バックエンドは、アルゴリズムを使用して位置を計算します。その後、位置情報がクラウドに送信されます。

WiFi屋内測位システムは、広い帯域幅で到着時間差（TDOA）測定を使用するため、3〜5メートルのかなり高いレベルの精度を提供します。ただし、このレベルの精度を達成するには、各タグの送信を「聞く」ために少なくとも3つのアクセスポイントが必要です。それをサポートするWiFiアクセスポイントがまだない場合、これは高価なソリューションになる可能性があります。 WiFiタグもかなり高価であり（タグあたり40ドルから60ドル）、通常は他のタグよりも電力効率が低くなります。

とはいえ、Wifiは医療と製造の両方の設定で一般的に使用されています。

3。超広帯域（UWB）システム

UWBはクールなテクノロジーです。 3つ以上の超広帯域リーダーは、GHzのスペクトルにわたって非常に広いパルスを送信します。次に、リーダーは超広帯域タグからのチャープを聞きます。これらのタグにはスパークギャップスタイルのエキサイターがあり、タグ内に小さなパルスを生成します。これにより、短く、コード化された、非常に幅の広い、ほぼ瞬時のバーストが作成されます。次に、リーダーはタグから中央サーバーに非常に正確な時間測定値を報告します。

UWB信号は非常に広いため、位置情報の精度は非常に高く、おそらく利用可能なシステムの中で最も正確です。ただし、欠点は、UWBがインストールするのに最も費用のかかるシステムであるということです。 UWBタグは安価ですが、タグの範囲が限られているため、すべての場所に少なくとも3つの（高価な）リーダーが必要です。

UWBを使用する人々との話し合いで気付いたのは、UWBが提供するピンポイントの精度で購入したとしても、実際の XY ポジション。 （「看護師がベッドのどちら側に立っているかを知る必要はありません。看護師が部屋にいることを知る必要があります。 」）その結果、彼らはしばしばそれを「ダム」する方法でそれを実装します—それでそれは近接レベルの位置情報だけを提供します。その場合、近接ベースのテクノロジーの方が安価です。 あることに注意してください 在庫管理や製造施設での材料の流れの追跡など、正確な位置特定が役立つ状況。 （UWBは病院ではまったく使用されていませんが、倉庫で広く使用されています。）実際のニーズに合ったソリューションが得られるように、パッケージ全体を評価することになります。

4。音響システム

タグからの超音波パルスを使用して屋内環境内でタグを特定する、多くの新しい屋内追跡システムが市場に登場しています。音響システムは、ラジオの代わりにサウンドを使用することを除けば、UWBとほぼ同じように機能します。タグは超音波範囲で音を発します（そのため、聞こえません）。部屋の受信機（場合によっては複数、場合によっては単一の「スマート」なもの）がそれらの音を拾い、そのようにタグを見つけます。

サウンドを使用する利点の1つは、マルチパスを解決することです。トランスミッションを送信して時間測定を行う場合は、速度に基づいて場所を推測できます。その信号が途中で壁に当たって跳ね返る場合は、「マルチパス」、またはおそらく数十個のパスがあります。ダイレクトパスとマルチパスを数学的に区別する機能は、純粋にメディアの速度を帯域幅で割った関数です。したがって、マルチパス解決能力は、音速を帯域幅で割ったものです。音響システムは、音速が光速よりもはるかに遅いため、マルチパスを解決するために必要な信号帯域幅が少なくて済みます。

ソナーベースのシステムも非常に正確であり、UWBと同じくらい正確です。費用は状況によって異なります。新しい構造で設置する場合、すべての部屋にセンサーを配線するのにそれほど費用はかかりません。既存の建物をセンサーで改造しようとすると、コストが高くなります。ただし、タグは安価です。

今のところ、音響システムはめったに使用されないニッチなテクノロジーですが、ヘルスケアは近い将来、ユースケースの可能性が最も高くなります。

5。赤外線（IR）システム

赤外線ベースの屋内測位システムは、赤外線パルス（テレビのリモコンなど）を使用して、建物内の信号を特定します。 IR受信機はすべての部屋に設置されており、IRタグがパルスを発すると、IR受信機デバイスによって読み取られます。

赤外線は、部屋レベルの精度を保証するためのほぼ確実な方法です。壁を通り抜けることができない電波の代わりに光を使用します。システムが資産が部屋4Bにあると言った場合、それは間違いなく部屋4Bにあります。電波ベースのシステムでは、他のリーダーが壁を介して電波を拾うことがあるため、誤検知の問題がさらに発生します。

タグは低コストで長持ちしますが、赤外線の欠点は、すべての部屋に有線のIRリーダーを天井に設置する必要があることです。新しい構造で設置する場合は問題ありませんが、音響の場合と同様に、後付けには費用がかかります。そのため、赤外線システムは、部屋が明確に分割されている新しい病院の建設で一般的に使用されています。オープンスペースの倉庫では、赤外線が課題になります。3つの受信機が光パルスを読み取る場合、赤外線の相対的な信号強度を測定することが難しいため、タグが最も近い受信機を知る方法はありません。一般的に言って、無線技術は倉庫や製造施設に特徴的なオープンスペースでより効果的に機能します。

低コストの近接ベースのIPSシステムについて詳しく知りたいですか？

AirFinderは、世界で最も正確なBluetoothベースの近接システムです。さまざまな近接リーダーと参照ポイントを使用して、一般的なエリアまたは非常に特定の場所まで資産や人を配置し、必要なレベルの精度を実現するように構成できます。また、使用するBLEビーコンは、さまざまなメーカーから数百の異なるフォームファクタで販売されているため、価格、サイズ、バッテリー、エンクロージャーの材料を管理できます。

屋内測位システムへの投資のビジネス価値を最大化するように設計されています。理由は次のとおりです。

• 費用効果が高い。 iBeaconタグの範囲は2ドルから15ドルで、複雑で高価なインフラストラクチャは必要ありません。
• 簡単に導入 、ITの関与なし。
• 簡単にスケーリング 参照ポイントを追加します。
• 安全性が高い ネットワークに接続するロケーションインフラストラクチャがないためです。
• ユーザーフレンドリー ナビゲートが簡単です。

無料のデモでAirFinderを詳しく見てみましょう。会社の特定の屋内位置追跡のニーズにどのように対応できるかについて説明し、ソフトウェアのレポート、ダッシュボード、および分析機能のハイライトを紹介します。非常に多くの病院、建設現場、倉庫、その他の施設が屋内ナビゲーションシステムのニーズにAirFinderを使用している理由と、それがどのように機能するかをご覧ください。