窄通道中的跟踪
特殊的室内跟踪场景需要特别关注
窄通道中的跟踪很常见，但也并不简单：
- 实际上，这已经不是2D跟踪了，而是1D跟踪（沿通道方向），或1.5D跟踪（沿通道方向加左侧或右侧货架），或2.5D跟踪（沿通道方向、左侧或右侧货架，以及货架层——Z坐标）
- 请看下面的视频。当您越来越靠近固定信标之间的连线，也就是通道越来越窄时，Y坐标的精度会越来越差，而X坐标的精度依然很高，也就是说，实际上您得到的是1D跟踪
- 由于常规方法可能效果不佳，窄通道中的跟踪必须考虑特殊的方案
问题与挑战
- 一切都围绕视距展开： 精确室内定位必须保证视距
- 由于超声波（或UWB、光学信号）穿过货架后不足以用于定位，每条通道都必须单独覆盖室内跟踪
- 由于通道很窄、排列密集且数量很多，这带来了额外的困难：直接的超声波信号穿过货架后不足以用于定位，但（遗憾的是）足以干扰平行通道中的跟踪
- 由于通道众多，需要在相对较小的面积（平方米或平方英尺）内布置许多信标。方案的最终成本更多地取决于区域的复杂程度，而不是其面积大小
- 如果区域很小，但使用了很多信标，并且需要在 IA（中文）中跟踪，就会出现另一个复杂问题——超声波频率复用。由于只有8种 超声波频率，而它们对于较大的区域（例如仓库）通常绰绰有余——在50–100米外需要复用频率时，超声波已经充分衰减，可以放心复用。而在有窄通道的狭小密集区域，或者在 小型博物馆（YouTube）中，您必须：a）布置信标，使其不朝着同频率的其他信标发射；b）禁用不需要、但可能对相邻 子地图造成不必要干扰的换能器；c）把信标放低一些——放在货架后面——形成阴影，并在许多方面更精确地搭建系统。当然，您也可以随时使用TDMA。不过，这会导致有效位置更新率降低；如果位置更新率太低，而移动对象相对于该更新率移动得太快，切换也会更困难。办法总是有的，但可能需要更多关注、更多工作量以及对系统更深入的理解
解决方案与建议
1）在货架上方跟踪:
- 例如，如果您有一台扫描机器人，可以把固定信标安装在天花板上，在机器人上装一根杆子，在杆上放置1–2个 Omni-Microphones 以获得位置 + 方向，让麦克风高于货架——这样就能得到一个基础、经济，同时又可靠、精确的方案。2D跟踪示例请参见 安装布置手册（中文）l
- 这将是基础的 2D跟踪（中文）。机器人在货架之间行驶、通道狭窄都没有关系。对于室内定位系统来说，这就是常规的 2D跟踪（中文），只需几个固定 Super-Beacon，就能覆盖1,000平方米的面积
- 因此，完全可以避开这场较量（以及相应的成本）
2）在通道中使用1D跟踪:
- 次优的办法是在窄通道中进行1D跟踪：服务区02a、02b、02c、02d、02e分别对应 信标 n04、n05、n06、n07、n08
- 其他区域则是常规的2D子地图：01、04、03
- 在2D和1D子地图之间设有切换区06
- 这适用于约30米以内的子地图02a–02e。对于更长的距离（30–100 m），建议使用 Super-Beacon 配 Horns 作为固定信标n04–n08，前提是可以使用 NIA（中文） ，例如用于1–4台移动机器人/AMR或叉车
关于上图典型地图的其他基础知识:
- 01, 02, o3, 04 – 服务区（YouTube） ——服务区是每个子地图提供服务（即跟踪移动信标）的区域
- n02–n12 ——移动信标。其类型取决于架构（IA、NIA或MF NIA（中文））。通常是 Super-Beacon 或Industrial Super-Beacon
- 05a, 05b, 06 ——切换区，即服务区之间的重叠部分。设置切换区，并在子地图之间实现平滑的跟踪切换非常重要
- 10a–10f ——货架。请看上面的照片，或一段来自 工厂车间的视频（YouTube）
- A 子地图 是一组信标（每个子地图1到4个；1个信标——1D跟踪；2个信标——2D跟踪；3–4个信标——3D跟踪），在特定服务区内进行跟踪。例如，n02–n03组成一个在服务区01内跟踪的子地图，信标n11–n12组成一个在服务区04内跟踪的子地图
- 下图给出了长而窄的通道的总体布置建议。
- 新增了信标04a–08a，与信标04–08相距约20–25米
- 也新增了子地图10a–10e
- 所有原则都与上图中的地图相同，只是网络元素更多
3）1.5D、2.5D跟踪:
- 对于 1.5D跟踪 ——沿通道的X坐标加一个方向（左侧还是右侧通道）——移动信标采用配对信标配置，您就能知道自己朝向哪一侧
- 对于 2.5D跟踪，建议取决于跟踪的类型。如果要跟踪叉车的货叉，可以在叉车上安装一个“固定”信标，把移动信标装在货叉上。这样就能得到上述的1.5D跟踪，而Z方向的跟踪则由叉车上的“固定”信标获得。当然，相对于墙壁和货架，这个“固定”信标是移动的；而货叉上的移动信标此时相当于静止的，被用作参考
- 2.5D无人机跟踪 也是可以实现的。在这种情况下，高度可以取自无人机的气压计，因为对Z的要求通常不会太高
下面的视频首先展示 1D跟踪 （在走廊中），然后转到 3D跟踪 （在房间中），接着切换回 1D跟踪 （在走廊中），最后切换为 2D垂直跟踪 （在楼梯上）。
4）其他需要注意的重要区域:
地图中某些区域的跟踪更具挑战性，或者精度会比其他区域低得多。这与其说是我们技术的问题，不如说适用于任何使用三边定位的系统。一切都取决于几何关系。我们本可以列出一些复杂的公式，但那会让离开学校太久、三角函数已经生疏的人（包括我在内 :-)）感到困惑。不过，这里有一些实用提示：
- 区域07a–07d：跟踪可能较差，因为该区域离子地图04的信标连线（信标n11和n12）太近。更多内容请看视频： 固定信标之间基线极短时的跟踪（YouTube）。但这种情况下更糟，因为夹角非常窄，甚至接近于零，而且距离的动态范围可能非常不利：离n11太近，或离n12太远。通常，在IA中使用不相邻的超声波频率时（例如25k和31k，或19k和45k），距离的动态范围不应超过10。对于相邻频率，对距离动态范围的要求更严格——1:3，即从n12到移动信标的距离不得超过到信标n11距离的3倍。否则，信标n11的频率太接近、信号又太强（因为物理距离近），可能会压垮移动信标的滤波器，使其无法很好地听到较远的信标n12；准确地说，是无法区分n12的真实信号与信标n11泄漏过来的信号（因为频率接近，又因为物理距离太近而信号太强）
- 区域09a–09b: 超宽基线跟踪及其对X和Y精度的影响（YouTube）。实用建议很简单：为稳妥起见，信标n02和n03的连线与移动信标之间的夹角应至少保持20度。这并没有明确的界限。您可以更靠近连线，系统仍然能跟踪，但越接近连线，精度下降得越多