如何阅读跟踪系统的特性

商业报价说，"精度10厘米。"这不是系统的特征。 这是一个应该有续集的短语的片段。

完整的短语是这样的：在测量的一半中，误差不超过十厘米，至少有三个锚的视线，距离可达十五米，标签固定在一米半的高度，不被身体屏蔽，运动速度可达每秒一米半，刷新率为十赫兹。 删除任何这些条件和数量会改变，有时十倍。

两种配方之间的差异不是学术性的。 第一个无法验证，这意味着它不能写入合同。 第二个是可能的和必要的：它用于接受，并且它还确定如果系统在周六晚上在游泳池显示客人在酒吧时应该责怪谁。

这篇文章是关于如何阅读这样的数字。 它比系列中的其他人更无聊，也比其他人更有用：一旦你读了它，你就会停止比较无与伦比的，并开始向供应商询问真正的供应商有答案的问题，但其余的

什么是错误，为什么一个数字不够？

一次测量的误差是系统给出的点与物体实际所在点之间的距离。 有许多测量，它们的误差是不同的，所有有意义的信息都不在一个数字中，而是在它们的分布中。

分布由多个指标描述，它们在同一数据集上给出了非常不同的答案。

平均误差。 最流行的演示文稿和最无用的。 一个三十米的异常值破坏了一百个良好的测量，反之亦然：如果异常值很少，平均看起来像样，在最坏的情况下系统的完全不可接受的行为。 廉价定位系统评论的作者 明确指出 指出准确度通常要么根本没有表示，要么精确地表示为平均值，并且尾部百分位数对于实际应用很重要。

中值误差，或CEP50。 圆形可能误差：一半测量值落在圆内的半径。 这是供应商称之为"准确性"的数字。"从某种意义上说，她是诚实的：这个系统有一半的时间都能正常工作。 她没有说下半场会发生什么。

CEP95是第95百分位数。 百分之九十五的半径落在里面。 这是一个工作特性的任何任务，它不是平均的感觉是重要的，但最坏的合理情况。 在一个系统中，CEP50和CEP95之间的差异可以是四倍，它显示了系统的稳定性。

RMSE。 的标准偏差，其对异常值比平均值更敏感。 它在科学论文中使用，在商业报价中几乎找不到。

最大误差。 出于安全目的需要它：如果系统每小时显示一个人在另一个房间一次，则不能用作警报。

一个简单的例子，为什么这不是一个狡辩。 Cep50=0.3m和CEP95=4m的系统适用于热图，不适合控制蒸汽房容量：百分之五的时间客人会"在错误的房间"。 Cep50=1.2m和CEP95=1.8m的系统在广告数字方面正式"差四倍"，但对于区域任务来说更好—它是可预测的。

位移和分散是不同的疾病

两个不同的缺陷，在报告中给出相同的错误，并完全不同的处理。

系统偏见: 所有测量都向一侧移动四十厘米。 原因是锚点坐标的错误，未说明的高度，天线路径的错误延迟以及平面图与建筑物实际几何形状之间的差异。 它是通过校准处理和成本一个工程师访问.

传播;传播: 测量值分散在真实点周围。 原因是物理-多径，噪声，几何。 不处理校准：通过添加锚点，更改其位置，过滤或更改技术来处理。

这应该在验收期间分开：如果错误平等地指向所有控制点，则系统不需要改变，它需要配置。

水平，垂直，按楼层

Cep是水平面上的误差。 垂直（VEP）和球形（SEP）是单独的度量标准，在多层对象中，水平更重要：垂直两米的误差意味着客人在另一层，即在不同的区域和报告的不同行中。 如果您有两个级别-游泳池上方的露台，带锻炼设备的夹层和带教室的二楼—应该单独询问"您的垂直精度是多少以及系统如何确定楼层"的问题。 事实证明，地板不是由几何形状决定的，而是通过听到锚点，系统在楼梯上猜测。

关于这个话题的标准怎么说？

主题是标准化的，这很方便：您可以参考不是意见，而是文档。

ISO/IEC18305：2016 是测试和评估本地化和跟踪系统的标准。 他的逻辑对客户很重要:

• 该系统被测试为一个黑盒子，完全没有拆卸内部设备-也就是说，检查结果，而不是在演示文稿中绘制给您的架构。;
• 测试是在整个建筑中进行的，而不是在一个方便的地点。;
• 基本精度指标是概率为50％和95％的误差（CEP50和CEP95）和误差分布函数。;
• 除了准确性，复盖范围，可用性和延迟都是标准化的。;
• 对于关键应用，还提供了额外的特性—抗干扰性和易受干扰性。;
• 该标准描述了十四种典型的测试场景，从建筑物类型，设施类型和驾驶模式编制而成。

标准有一个有意义的批评：在 在IPIN会议上提交的文件，作者指出了方法的局限性，并建议给出的不是两个百分位数，而是四个—50,75,90和95。 就其本身而言，NIST, 正在努力修订标准. 对于实践来说，这意味着不可能将18305称为强制性法规，但作为验收协议的参考方法，它是相当明确的，一个称职的供应商知道它。

第二个有用的文件是 ISO/IEC24730 族，其描述RTLS。 在其中，精度分为两类，这与生活中任务的划分方式非常接近：受控区域—仓库，校园，机场—精度为三米，精度为几十厘米的有限装备区域。 如果您的供应商承诺在综合体的整个区域上几十厘米，他承诺第二类标准假设第一类，这是要求计算锚密度的理由。

是什么破坏了真实物体的准确性？

多边形数字不转移到对象的原因，应该是已知的名称：然后，在与供应商的对话，你可以看到他是否考虑到他们。

直接可见性及其缺失

无线电系统测量信号传播所需的时间并将其转换为距离。 如果标签和接收器之间存在障碍物，则信号传播速度较慢，路径较长，系统认为距离大于实际距离。 这不是噪音，而是系统的高估—错误总是在一个方向上。

由于脉冲短，UWB区分了第一个进入的光束和反射，因此它比其他无线电技术更好地容忍缺乏视线。 但他也有一个木门，一个玻璃块或一个增加了几十厘米的人体，一个混凝土墙完全打破了维度。

对于蓝牙来说，直接可见性和缺乏可见性之间的差异是最显着的：在相位距离测量（通道探测）的演示中，开放数据显示视线为10–30厘米，杂乱的房间为0.5-1米。

多路径，以及为什么湿区是最坏的情况

信号不是以一种方式到达接收器，而是以反射的方式到达接收器。 热复合体反映了一切：瓷砖，玻璃，镜子，水，金属扶手，不锈钢表面。 这是同一个房间，其中人的声音哼唱-声学和无线电遭受同样的原因。

实际的结论是，在办公室或仓库中获得的精度数字在潮湿区域不起作用。 你房间里的飞行员不是手续，而是找出真实数字的唯一方法。

人体

客人身上的标记是一个标记，身体复盖的方向的一半。 水吸收2.4ghz，一个人主要由水组成，距离接收器最远的一侧的手镯失去了一个数量级的信号。

由此产生两个不明显的影响。 首先，准确性取决于客人如何转向，也就是说，它在系统的一部分上无缘无故地改变。 其次，误差与身体的位置相关，并且对大量客人进行平均并不能消除它。 对于蓝牙相位测量，这是如此重要，工作已经出现在 基于惯性传感器数据的误差校正 -也就是说，系统试图了解标签是如何旋转的，以便纠正距离。 在游泳池中压在湿身体上的硅胶腕带是无线电标签最糟糕的安装位置，您需要在购买之前知道这一点，而不是之后。

排列的几何形状

精度不仅取决于接收器的数量，还取决于它们相对于物体的定位方式。 如果锚点沿着一个墙排成一行，系统会很好地确定沿着线的位置，并且很差地穿过它：一个轴上的误差可能比另一个轴上的误差大几倍。 同样的事情发生在狭窄的走廊和沿着游泳池的长盆地。

在卫星导航中，对此有一个几何因子的概念;在室内定位项目中，通常不考虑它，但徒劳无功。 一个迹象表明，供应商正在考虑这一点：他要求一个有高度的计划，询问分区的材料，并提出一个安排，而不是"每两百米面积一个传感器。"

在框架和空气中的人

设施的工作量影响所有技术，但以不同的方式。:

• 对于无线电来说，人群是一组屏蔽信号的水袋，即在高峰时间直接降低准确性。;
• 对于视频，主要的敌人是重叠：人们彼此进入，轨道中断，标识符跳跃（在视频分析中，这是通过单独的度量来衡量的，请参阅 关于相机和AI的文章);
• 对于入口处的柜台，有一个密集的流动肩并肩，当两个人被读为一个。

因此，对飞行员的简单要求是：在高峰时间测量是强制性的。 在空房间测试的系统已经在您不感兴趣的条件下进行了测试。

温度、湿度、冷凝

蒸汽室有90°C和100％湿度，碗外有飞溅和氯气，更衣室有蒸汽。 这会影响电子，光学（镜头上的雾化和污迹）和耐用性。 IP版本是湿区任何传感器规格中第一个要考虑的产品，在这种条件下的使用寿命是第二个。

速度和过滤器

该系统不直接提供测量：她用滤波器平滑它们，通常是卡尔曼家族的。 滤波器消除了抖动，并引入了一个滞后的代价：随着方向的突然变化，轨道"赶上"的人。 因此，演示视频中的平滑，美丽的轨迹不一定是准确性的标志;有时它是强烈平滑的标志，这会给跑步的孩子带来弯道和延迟。

这对于分析目的并不重要。 对于访客进入区域时触发的场景效果，这一点至关重要。

刷新率和延迟是不同的东西。

通常在句子中合并为一个的两个特征。

刷新 速率是每秒出现新坐标的次数。 该 延迟 是从对象处于某个点到系统发现它的那一刻经过了多少时间。 第二部分由三部分组成:

1. 无线信道：当标签具有下一个传输时隙时（对于调度的系统，这些是几十和几百毫秒）;
2. 处理：坐标计算和滤波;
3. 传输和集成：服务器，队列，数据库条目，外部API调用，在操作员屏幕上呈现。

项目中的第三部分通常是最大的，也是定位提供商没有响应的唯一部分。 如果警报在八秒后到达救援人员的智能手表，其中定位需要200毫秒，则问题不在于传感器。

任务指南:

任务	频率	可接受的延迟
热图、报告	每10-30秒	分钟及小时
区域装载，存在	0.5-1赫兹	秒数
容量监控，区域报警	1-2赫兹	1-3秒
人员安全，靠近机械	2-10赫兹	不到一秒
表演中的风景效果	10赫兹及以上	几十毫秒

对于供应商来说，正确的问题是：在我们的系统中，从物理运动到事件的第95百分位延迟是多少，它是如何测量的？ "每秒更新十次"的答案并不能回答这个问题。

集装箱：周六晚上会发生什么

这是一个几乎从未在飞行员身上检查过的特征，并且在调试过程中经常会破坏项目。

无线信道是共享资源。 一个接收器范围内的标签越多，每个接收器获得的空气就越少。 对于调度的传输系统，刷新率与标签数量成比例下降。：十赫兹的一百马克和一赫兹的一千马克是同一个频道。 RFID具有防碰撞程序，并且在入口组的密集流中，在第二次尝试或根本不读取一些标签。 随着大量的蓝牙发射器，空中碰撞的比例正在增长。

对于一个拥有两千名客人的水上乐园或一个拥有八百名客人的热力综合体来说，接下来会发生什么：十个标签上的飞行员的数字与现实无关。 你需要这样问:

• 一个单元格在同一时间以指定的刷新率提供多少标签;
• 当标签数量增加三倍时，刷新率会发生什么变化？;
• 当五十人在一分钟内通过旋转栅门时，入口组的行为如何？;
• 您是否有一个具有可比数量标签的对象，是否可以与它联系？

电池，使用寿命和谁改变

一个无法跳出的三角形：电池，刷新率，使用寿命。 任意两个参数可以自由设置，第三个得到。

开放数据订单：具有罕见报告的LoRaWAN跟踪器声称从十五个月到几年（例如, [医]特克特语 表示工业可穿戴设备的十五个月, 米勒斯特 声称超过十五年的户外跟踪器与罕见的报告）。 活动的UWB标签，每秒运行几次，生活数周和数月。 无源RFID标签根本没有电池，只要手镯的生命，但它没有给出一个连续的轨道，只有在阅读点上的标记。

决定第三年项目命运的另一个问题是谁维护tag车队。 一千五百个带电池的手镯是更换规定，一个仓库，一个有责任的人，以及故障统计。 在具有活动访客标签的项目中，这通常在第一季之后变得清晰，当三分之一的标签停止播放并且数据悄然降级时。

对于带有客人手镯的物体，一个实际的结论如下：尽量保持客人穿着被动或尽可能简单的东西，并将所有复杂和通电的东西挂在天花板上，那里有PoE。

身份是一种特征，而不是副作用

该系统不仅具有空间分辨率，还具有个性分辨率，还需要明确描述。:

• 非个人帐户 -系统知道数字，不区分人;
• 每个会话的匿名ID -区分会话内的对象，退出连接丢失后（这是路由分析的最佳模式）;
• 稳定标识符 -腕带，卡片，应用程序中的帐户：客人在访问之间是可识别的;
• 身份连结 -带有全名，合同，订阅的链接;
• 生物测定学 是一个独立和最严格的法律制度。

一个可以马上看到的设计错误：取一个稳定的标识符，其中一个匿名的人足以进行访问。 这对分析没有任何增加，并将项目置于不同的法律制度中。 有关更多信息，请参阅 关于法律的文章.

而供应商不谈论的缺点是匿名性可能不稳定。 智能手机的随机MAC地址是 通过聚类算法恢复 具有高度的成功在实验室中，和无线电标签有自己的特点的发射机，通过它们 可以区别于每个 其他与标识符无关。 如果您向客人声明匿名，则需要确保系统实际上不会恢复连接，并且不仅不会将其记录在数据库字段中。

复盖范围、可访问性和漂移

三个特性根本不包括在报价中。

保障范围 是达到规定精度的区域的分数。 不是"我们已经复盖了综合体"，而是"在a，B，C区，CEP95达到<1.5m，在d区—<4m，技术室没有复盖。"这个提法让你以后不要争辩。

可用性 是系统运行时间的分数。 这些包括服务器崩溃，网络中断，传感器故障，以及最重要的问题：您如何知道四十个传感器中的一个是否已经死亡？ 正确的答案是系统本身报告了一个无声的传感器;错误的答案是"我们会从数据中看到"，因为根据数据，它在一周内可见，并且统计的一周已经被破坏了。

漂移。 准确性随着时间的推移而下降：有人挂了一个广告结构，重新安排了橱柜，增加了一个金属架子，在画天花板时移动了一个锚。 基于指纹的系统降级最快：由于家具重新排列，无线电卡变得过时。 因此要求：验收后三到六个月重复控制测量，固定在服务合同中。

验收测量协议：这应该如何写入合同？

接下来是职权范围和法案中应该包括的内容。 本节可用作模板。

1. 的标准。 控制点的网格应用于对象的计划和物理标记在地板上（遮蔽胶带，贴纸）。 通过激光测距仪从结构元件测量点的坐标。 对于动态轨迹，带有标记的标记路线和带有可见时钟的视频上的运动记录，然后将其与时间码进行比较。 在科学论文中，动作捕捉系统作为参考，但 准确的标记就足够了 对于一个对象，只要它的错误至少比被检查的对象少三倍。

2. 控制点。 每个区域至少有20个，强制包括：区域的中心，墙壁和角落的点，区域之间的通道，障碍物后面的点，金属结构下的点，涂层边界上的点。 对象的每个有问题的特征的至少两个点。

3. 静力学和动力学。 在每个点处进行至少三十个连续的静态测量。 小径-每个方向至少有三个通行证，走路和走路都很快。

4. 测量条件。 它是强制性的记录：一个空的物体和高峰时间与人数的指示;在工作位置的身体上的标记，而不是在手中;对于潮湿的区域—与设备运行（蒸汽，喷泉，波浪）。

5. 协议中记录的内容:

指标	它是如何考虑的	验收标准示例
每个区域的CEP50、CEP95	通过静力学中的一组测量	A–C区CEP95<1.5米
不正确区域的百分比	分配到错误区域的测量百分比	不超过2 %
延迟	从移动到系统中的事件的第95个百分位	不超过2秒
通过的百分比	没有标签数据的间隔百分比	每小时不超过1%
虚假对象	每小时幻影目标数	不超过1
高峰时间行为	相同的指标适用于实际下载。	Cep95的降解不超过50 %
货柜	具有完整标签数量的刷新率	800马克时至少1赫兹

6. 的程序。 谁进行测量，谁在场，原始数据以何种形式上传（必须是原始的，而不是供应商的报告），解决分歧需要多长时间，什么被认为是未交付的验收，以及给出了多少试

7. 重复测量。 三到六个月后，根据相同的协议，作为服务协议的一部分。 可接受的降解指定。

合同中提到这种协议的一个段落比任何关于"10厘米精度"含义的争议都要便宜。

向供应商提出的问题清单

1. 什么是精度在cep50和CEP95分别，而不是在一个数字？
2. 在什么条件下获得这些数字：视线，距离接收器，标签的位置，房间占用？
3. 什么是垂直精度,地板是如何确定的?
4. 我们的计划需要多少接收器，为什么这么多？ 示位置。
5. 如果从计算中删除一个接收器，精度将如何变化？
6. 在我们的系统中，从移动到事件的第95个百分位延迟是多少？
7. 一个单元格服务多少个标签，当对象完全加载时，刷新率会发生什么变化？
8. 当标签被身体复盖并潮湿时，系统如何表现？
9. 什么是用于潮湿区域的设备的IP版本以及它们的使用寿命是多少？
10. 系统如何报告一个不起作用的传感器?
11. 当接收器和服务器之间的网络断开时会发生什么：数据是丢失还是缓冲？
12. 数据存储在哪里，我们以什么形式接收它，是否有任何原始事件的卸载？
13. 使用什么标识符，是否可以在匿名模式下工作？
14. 是否有相同的配置文件和规模的对象，您可以访问？
15. 您是否准备好根据我们的协议进行验收测量并将其结果记录在报告中？

第十五题是测试。 供应商对自己的决定充满信心，不经讨论就同意了。

资料来源

资料来源

• ISO/IEC18305：2016 -本地化和跟踪系统的测试和评估
• 对ISO/IEC18305方法的批评，IPIN会议
• NIST，基于位置的服务 -标准的修订
• ISO/IEC24730-1:2014 -RTLS，精度等级
• Amsters等人。、低成本定位系统的评估 -关于指标和基准
• 惯性传感器对蓝牙相位测量误差的校正
• 射频指纹对UWB标签的去匿名化
• 使用机器学习方法恢复随机MAC地址的连接
• [医]特克特语, 米勒西特 -可穿戴和户外跟踪器的规定使用寿命（制造商数据）