IoT関連技術の発達と普及により、屋内外問わず、あらゆるモノや人の位置情報が取得できるようになっています。
現在では、特に屋内での位置測位技術が発達してきており、その手法は一辺倒ではなく、複数存在します。
しかし、条件や目的によって、各手法に向き不向きがあるのも事実。
そこで本記事では、現在普及している屋内測位手法を導入条件や目的から比較していきます。
屋内で位置情報を取得する各種手法の特徴
まずは、屋内測位の様々な手法について、それぞれの特徴を改めてご紹介していきます。
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ビーコンによる屋内測位
ビーコンからのBluetooth信号を、ビーコン受信機やスマホで読み取り、屋内測位する手法です。スマホに対して信号を発信する場合は、端末の位置に応じたプッシュ通知が可能です。
信号の有効半径は10m～100m程度、誤差は1〜5mとされています。電波の反射や干渉で精度が落ちてしまうことがあるので、機器の設置の仕方が重要です。また、ビーコンのメッシュネットワークを形成することで、電池の残量やビーコンの状態を把握できます。
RFIDによる屋内測位
RFIDタグを測位対象に付け、専用リーダでタグを読み取ることで位置を特定する手法です。タグ自体が電波を発信するアクティブ型と、電波を発さずにリーダの電波を返すパッシブ型の2種類のRFIDが存在します。
通信可能範囲は数cm〜数十mとなっており、段ボールなどを通しても電波の読み取りが可能です。また、タグは小さなものも存在し、特にパッシブ型のタグは安価なため、屋内の特定エリア内、またはそのエリアを出入りする大量のモノを管理する用途で使われています。
超音波による屋内測位
専用スピーカーから情報を乗せた超音波を発し、対象アプリが入っているスマホ端末のマイクでその超音波を受信して屋内で測位する方法です。
マイクはどのスマホにも搭載されているので、受信端末の確保が容易なのが利点です。ただし、超音波発信用のスピーカーを動かすには電源が必要だったり、壁などの障害物があると超音波が受信機まで届かないため、設置場所の制約はあります。また、周辺環境の影響を受けやすく、他の超音波が飛び交う空間では正確な屋内測位が困難となります。
地磁気による屋内測位
建造物の鋼材・鉄材が発している磁気を、スマホなどの受信機で受信して屋内測位する手法です。建造物の鋼材や鉄材の配置は頻繁には変化しないので、一旦地磁気を測定してデータ化してしまえば、効率良く屋内の位置情報を取得できます。
また、屋内測位の精度は高く、その誤差は2m以下。しかしながら、建物の近くを電車やダンプなどの大型車両が頻繁に通行するような状況だと、地磁気の状況も頻繁に変化してしまうので、屋内測位が困難になります。
UWBによる屋内測位
UWBは「Ultra Wide Band」の略で、その名の通り8.5GHz～9.5GHz程度の超広帯域無線を使用します。30m程度の間隔で設置したセンサーのうち、最低2台のセンサーから発信されたUWB信号の到達時間差と入射の角度を利用して屋内測位を実施します。
UWB受信専用タグでしか受信できないので、タグ分のコストはかかります。しかし、屋内測位精度は極めて高く、タグ位置の誤差は15cm程度であったとのデータもあります。また、UWBは短いパルス信号のみを用いるので、消費電力は低くおさえられます。
Quuppaによる屋内測位
QuupaはフィンランドのQuuppa社の製品で、正式名称は「Quupa Intelligent Locating System」。Quuppaの元になっている技術はBluetoothです。ロケーターと呼ばれる受信機を天井に設置し、専用タグまたはスマホからの電波の入射角から独自のアルゴリズムで位置を特定する手法です。
通信範囲はロケーターを設置する天井の高さと同等の半径距離で、精度は10cm～1m程度の誤差。現在複数ある屋内測位手法のなかでトップクラスといっても過言ではないでしょう。
重視ポイント別で見る最適な屋内測位の手法
ここまで屋内測位手法の特徴をお伝えしてきましたが、結局のところ、自社の目的や条件にはどの手法が合うのかよくわからない場合もあります。
そこで、以下7点の事項を比較検討時の重視ポイントとし、各重視ポイント別におすすめの屋内測位手法をご紹介していきます。
- 位置測位精度の高さ
- 個体の識別可否
- 設置のしやすさ
- 機器やタグの費用
- 保守・運用性
- スマホアプリ連携
重視ポイント① 位置測位の精度
倉庫内の厳密な経路最適化やオフィス内の従業員の着席場所特定など、位置測位の精度、つまり誤差の少なさが求められる場面ならば、UWBとQuuppaが第一候補となります。
UWBは専用タグを用いた測位にのみ対応、Quuppaはスマホをタグ化できるため、Quuppaの方が導入用途に対する柔軟性があると言えます。
重視ポイント② 個体の識別
位置情報を取得する対象物や人をそれぞれ識別する場合は、超音波と地磁気以外の手法を選ぶと良いでしょう。超音波と地磁気で屋内測位する場合、それぞれ専用アプリの起動が前提となるからです。
作業員の入出場管理や、物品の持ち出し管理など、位置特定と個体識別に加えてステータスなどのプラスαの付加情報を必要とする場合は、RFIDが効果を発揮します。チェックポイントに探知機を置いておけば、RFIDを探知機が読み取って履歴を残してくれるので、管理が容易でしょう。
より広範囲の中で”動線”を見ていきたい場合、つまり一時的な位置情報ではなく連続的な位置情報を取得したい場合は、ビーコンやQuuppaがおすすめです。
重視ポイント③ 機器設置の容易さ
物理的な設置のしやすさは、ビーコンまたは地磁気が最適と言えます。それぞれ電源を引く必要がなく、遮蔽物が多い場合にも対応ができる可能性が高いからです。
ビーコン自体は電源は必要なものの電池で賄える上、電力の消費量もわずかです。また、遮蔽物がある場合でも多数のビーコンを設置してカバーできます。地磁気は電源や発信機器を必要としないので、地磁気データは揃える必要があるものの、物理的な機器設置はありません。
重視ポイント④ コスト
導入コストには、設備の費用と位置測位する対象に付けるタグの費用の2種類あります。
設備としては、地磁気とビーコンがコストを最も抑えることができます。ただし、ビーコンは広範囲の測位の場合はゲートウェイを設置する必要があるため、場合によってはコストが上がる可能性もあります。
タグ1個あたりの費用が最も安いのは、パッシブ型のRFIDタグです。次いでビーコン、Quuppa、アクテジブ型RFIDがおおよそ同じレンジの費用感となっています。位置測位する対象物数が膨大な場合やタグを使い捨てする場合は、パッシブ型RFIDがコストメリットを出しやすいです。
重視ポイント⑤ 保守・運用性
屋内測位を実施する際には継続的にデータを取得する必要があり、そのためには電源・電池を持続させたり、機器の故障時には修理・取り替えなどの運用が必要です。
この点では、電源も電池も必要としない地磁気は優位です。次いでパッシブ型RFID、超音波、UWB、Quuppaが電源に繋げるタイプのものになるので、比較的運用しやすいでしょう。電池を使うビーコンやアクティブ型のRFIDは、電池切れのタイミングを機器1つ1つ都度確認する必要があるため、継続的な運用という面では不便です。ただし、ビーコンに限ってはネットワーク型の形式をとれば電池残量や運用状況を遠隔で一元管理できるため、保守・運用性はぐんと上がります。
重視ポイント⑥ アプリ連携
人の屋内測位をする際には、スマホを受信機にすることが考えられます。その場合に必要となるのが、アプリ連携。
アプリ連携できる屋内測位手法で最もオーソドックスなのが、ビーコンです。環境が許せば超音波方式や地磁気方式の適用を考えてもよいでしょう。さらに、ある程度コストが割けるのであればQuuppaも選択肢の一つとして検討できます。
まとめ
いかがでしたでしょうか。屋内測位の手法は複数あり、導入する目的や条件によって向いているものと向いていないものが存在します。
残念ながら、デファクトスタンダードとなり得る決定的な手法はないのが現状です。各屋内測位手法の特徴を理解し、条件や目的に合わせて、適切な手法を選んでいきましょう。
