厘米级人员跟踪：35×35米场地 | Marvelmind

0:01 各位同事好，今天我们来谈另一个非常典型的案例：人员跟踪。不过不是在仓库或装配厂，而是在展会、博物馆、办公室这类工业属性较弱的场所。这看起来似乎更容易，其实不然。难点来自场地本身的复杂性：场地可能不大，但在遮挡、外部噪声和不可预测性方面要复杂得多。这个案例有点特殊，因为只有一个移动目标，这相当少见——通常需要在同一区域跟踪几十个人，比如参观者。

0:58 博物馆之类场所的参观者。但这个案例中只有一个目标，而且非常特别。下面详细介绍一下。这是什么项目？要求在一个特别展览中非常精确地跟踪讲解员。讲解员身后会跟着一个虚拟化身——其实就是墙上的投影，你在展览中走动时，它会跟着你。讲解员展示展品、讲述展品背后的故事，虚拟化身则在一旁配合，与真人同行。所以，与我们之前那个案例不同——那个案例中

1:57 延迟并不重要，重要的是精度——而在这个案例中，我们必须同时满足高精度和低延迟。遗憾的是，客户不便透露更多细节，但大体情况就是我刚才讲的，你可以在这段视频中看到典型的跟踪效果和表现。这里有一张平面图——好吧，这是旧视频。这里有一个胸牌，也就是人身上的移动跟踪设备。它也可以是其他类型的移动 信标。例如，它可以安装在平板电脑上；如果是特殊

2:59 展览，甚至可以做成夹克。但大多数情况下，我们推荐使用胸牌。这段视频是几年前拍的，现在我们已经有了改进升级版的胸牌。所以这就是推荐的移动 信标形式。所以你有胸牌、有地图，也有一个移动 信标。可以看到，在这个案例中延迟约为两秒。精度和整体性能大致相同，但这个案例并不要求低延迟，所以延迟相对较高。在较新的那个案例中，启用实时播放器时延迟约为半秒；不启用实时播放器时延迟还可以更低，约为四分之一秒。所以实际上，借助实时播放器，你可以在两者之间选择：更稳健的跟踪和

3:59 更高的延迟，或者更低的延迟但稳健性稍差。例如，延迟可以设为半秒甚至两秒，这时跟踪会非常平滑、非常稳健，就像这个案例一样。那么，部署这样的系统会遇到哪些问题？首先当然是室内定位本身，因为能同时满足多项要求的方案并不多。有哪些要求？首先当然是高精度。Marvelmind室内“GPS”专注于高精度室内定位。在这个案例中，UWB也可以是不错的选择，因为客户并不要求厘米级精度，UWB能提供的10到30厘米精度对他们来说已经足够。有些情况下光学方案也可以考虑，但在这个案例中很难，因为现场有闪光灯，而且

4:58 展览大部分时间都处于暗光环境中。很响的音乐对我们的系统可能是个问题，因为系统基于声学原理，但幸运的是并没有造成问题，因为系统本身就设计为能承受很强的声学噪声，除非噪声进入超声波频段。即便是超声波噪声，我们也有很多应对办法。还有哪些问题？当然是遮挡。视距、视距、还是视距——这是必须的。因此我们采用了几种技术来应对遮挡。总的来说，遮挡和非视距可能是任何室内定位系统面临的头号难题——对我们的系统如此，对UWB如此，对光学方案当然也如此。所以无论如何，你都必须设法防止非视距遮挡，

5:56 办法是增加信标或采用其他技术。那么解决方案是什么？就所用设备而言，方案非常典型。固定信标采用Super-Beacon，安装在墙上较高的位置。装得高一些，被遮挡的概率就更低。 调制解调器是系统的中央控制器。此外，由于现场墙体很多，其中一些虽然是玻璃墙，但嵌有细金属丝，对无线电并不透明，因此无线覆盖一度成了问题。所以我们必须安装全尺寸天线，并把 调制解调器 放在中央的合适位置，以确保无线覆盖

6:55 完全不成问题。虽然场地面积相对较小，只有35×35米，但正如我开头提到的，很多情况下场地小并不意味着网络更简单。这是新款胸牌，当然它基于 Mini-RX。改进后的胸牌在挂带内部采用分体式全向麦克风：左右两侧各有麦克风，挂带怎么戴都可以，颈部两侧至少各有一个麦克风朝外。这样你自己的脖子或身体就不会造成非视距情况。所以这也是我们强烈推荐的应对非视距的方法之一，尤其是在

7:53 非视距概率较高的时候。比如，使用胸牌。和往常一样，在这个案例中我们的系统基于超声波到固定信标的飞行时间，并通过三边测量计算移动信标的位置。这是一种高精度的计算方法，所以每当需要高精度时我们都推荐它。这就是在没有使用实时播放器、平滑或滤波之前的典型表现。哦，其实已经应用了滤波：例如，这里你看不到某些位置更新，原因就是系统无法确定位置，于是将其滤除了。我们可以提供原始数据——实际上我们确实提供原始数据。所以你的系统可以获取原始数据，应用你自己的平滑机制或

8:52 滤波机制，甚至可以尝试根据部分数据来估算位置，例如距离。这里显示的是位置，但我们也提供到各固定信标的距离。这意味着你可以利用这些数据，即使在困难的非视距情况下也能尝试恢复位置。这是我们Dashboard中的典型视图，我们裁掉了场地以外的所有细节。可以看到，这里有11个子地图——展览相对不大，35×35米，却有11个子地图。为什么？因为它很复杂。这是移动信标，这是移动信标的轨迹。更新率约为4.9赫兹，也就是约5赫兹。接下来的画面中你会看到，信标分布在整个

9:50 区域，以满足主要要求。定位移动信标的主要要求是：移动信标必须与30米范围内两个或更多固定信标保持直接视距，能被它们听到或能听到它们。我们部署了 反向架构（中文） ，并部署了完全重叠的TDMA子地图。我们来看一下。这是同一区域的视图，但系统中已上传了平面图。这里有12个，准确地说是13个子地图，因为编号从零开始，并且启用了实时播放器。所以正如你所见，跟踪要平滑得多，轨迹中的那些缺失已经看不到了。但正如前面所说，实时播放器会带来额外延迟。例如，如果你使用TDMA2。

10:49 TDMA2本身并不会增加延迟，增加延迟的是实时播放器。例如，它会先收集四次测量的位置数据，然后才显示，所以实际延迟大约是四个测量周期。如果更新率是4到5赫兹，那么延迟就是4除以约4.7赫兹，约为一秒。对这个项目来说可以接受，因为目标移动得不太快。但你也可以把实时播放器的级别降到2或3，跟踪会不那么平滑，但延迟会按比例降低。你也可以进一步提高平滑度，这样它能容忍更长的跳变或更长的数据缺失，但延迟会更长。所以这

11:49 取决于你。当然，我们也会输出原始数据、经实时播放器处理后的数据等，你可以根据需要选择。下面详细谈谈这个系统。可以看到，系统相当复杂。复杂在哪里？正如我所说，复杂性来自场地本身。这里是入口，展览由此展开。假设讲解员沿这个方向走。沿途有很多障碍物，还有悬在空中的展品。因此，例如当你在这个区域时，在某个TDMA时隙中负责覆盖的这个信标就看不到你，因为此刻它处于明显的非视距状态。

12:47 4号和6号信标可以提供服务，而7号信标则不行。但有时人们会围在讲解员周围，这时这些信标都看不到——或者说看不清——讲解员，因此可能出现非视距情况。不过我们有两种主要方法来应对。一是胸牌。胸牌在颈部左右两侧各有一个分体式全向麦克风。它位于颈部，所以被自己身体遮挡的概率很低。相比之下，如果把信标放在胸前口袋里，那么有一半时间，你自己的身体会遮挡位于

13:47 身后的信标。这样做也可以，但并不推荐，因为跟踪效果会更差，而且需要安装更多信标才能保证覆盖。所以胸牌是更优的方案。第二种应对非视距的主要方法是完全重叠的子地图。例如，4号和6号信标覆盖这个区域，5号和7号信标也覆盖完全相同的区域。为什么？如果你面向这面墙，这些信标就会跟踪你。是的，它只能在一半时间内跟踪你，因为这两个时分多址子地图按50/50分配时间：一、二、一、二、一、二……但至少你有50%的时间处于覆盖之中。而且

14:44 实时播放器会平滑缺失的位置更新。如果情况良好，比如同时能被4号和6号、5号和7号信标看到，就不会有跳过或缺失的位置更新，你会交替地从左侧或右侧被跟踪：左、右、左、右。如果这两个子地图之间存在微小的位置偏差，实时播放器同样会把它平滑掉。不过通常在网络规划时就会把它们对齐，这样就不会出现跳变，也不会出现锯齿状的轨迹。即使不用实时播放器，效果也相当平顺。正如你在这里看到的，尽管这两个点分别由对面墙上相对的两个子地图测得，位置更新之间也没有跳变。

15:42 还有什么？查看服务区非常重要。服务区定义了某个子地图负责跟踪的范围。例如，由4号和6号信标组成的子地图，这是它的服务区；由5号和7号信标组成的子地图，这是它的服务区。所以它们是重叠的。这种安排相当棘手，因为场地很大时，可以在一定距离之外复用相同的频率。但例如这里这些信标之间的距离不到30米，而距离不到30米时，这个信标的信号可能会传到这个区域，从而干扰

16:40 跟踪。幸运的是，它比这个信标的信号到达得晚，所以我们基本可以忽略它，因为它已经来得太迟了。我们接收的是这个信标或那个信标的信号，等外来信号到达时，我们已经根据前者确定了位置。尽管如此，这仍然相当复杂，因为小区域内集中了很多信标，需要周密的网络规划。所以，对于只有一两个子地图的较小地图，客户可以自己完成；但对于像这样更复杂的地图，我们建议由我们来做，因为我们经验丰富得多，做起来也比你们快得多。所以，如果你的情况与此类似——例如在

17:40 展会、各类会议或博物馆中跟踪人员——并且对此感兴趣，欢迎随时联系我们，发送邮件至 info@marvelmind.com 或访问我们的网站www.marvelmind.com，我们很乐意解答你的问题，并为你的具体情况提供合适的方案。非常感谢。