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Las tecnologías de posicionamiento en exteriores como GPS, Beidou y GNSS están de moda y se utilizan ampliamente. Su destacada integración se puede apreciar en aplicaciones como Google Maps. Sin embargo, pasamos casi el 90 % del tiempo en interiores, donde las señales GPS no funcionan correctamente. Por eso, el posicionamiento RSSI es popular en interiores. Para la comunicación Bluetooth, los valores RSSI indican la intensidad de la señal y la calidad de la conexión. A continuación, explicaremos más sobre el RSSI de Bluetooth, incluyendo su alcance normal y su impacto en la comunicación Bluetooth.
Entendiendo el RSSI de Bluetooth
RSSI, abreviatura de Indicación de Intensidad de la Señal Recibida, se refiere a la medición de la intensidad de la señal recibida por un dispositivo inalámbrico. En la comunicación Bluetooth, los valores RSSI de Bluetooth son fáciles de entender: representan la intensidad de la señal que recibe el dispositivo Bluetooth y afectan directamente la calidad y la distancia de la comunicación. Los valores RSSI de Bluetooth suelen mostrarse como valores negativos en dBm. Los valores más altos (cercanos a 0) indican una mejor intensidad de la señal. En teoría, el rango RSSI va de 0 a -100 dBm.
La fórmula comúnmente utilizada es
Valor RSSI = Potencia de la señal recibida – Nivel de ruido + Factor de calibración.
Es imposible sobreestimar las ventajas de Bluetooth RSSI, como lo demuestra su amplia gama de aplicaciones en interiores. Con más iteraciones de versiones de Bluetooth, especialmente con el desarrollo de la tecnología Bluetooth de bajo consumo, el posicionamiento Bluetooth RSSI será aún más accesible.
Tipos de métodos de posicionamiento RSSI de Bluetooth
Los métodos de localización RSSI de Bluetooth se pueden clasificar principalmente en localización del lado de la red y localización del lado del terminal.
Posicionamiento del lado de la red
El posicionamiento en red incluye principalmente teléfonos móviles, balizas Bluetooth, puertas de enlace Bluetooth y servidores. Necesitamos desplegar balizas y puertas de enlace Bluetooth en el área objetivo. Cuando el dispositivo terminal entra en el área, recibirá datos RSSI de la baliza. La puerta de enlace enviará los datos recopilados al servidor en la nube, y este utilizará el algoritmo de posicionamiento para calcular la ubicación del dispositivo. Cuanto menor sea la distancia entre el transmisor y el receptor, mejor será la intensidad de la señal.
Este método tiene la ventaja de que el servidor en la nube centraliza el cálculo, y el dispositivo móvil solo necesita escanear y reportar los datos. La desventaja, por supuesto, es que requiere la implementación previa de la infraestructura necesaria para el posicionamiento.
Posicionamiento del lado del terminal
La arquitectura de la localización del terminal es mucho más sencilla e implica principalmente el propio dispositivo y las balizas Bluetooth en el área objetivo. Un dispositivo final, como un teléfono inteligente, recibe datos RSSI de diferentes balizas y utiliza su algoritmo de posicionamiento integrado para estimar su ubicación.
Sin duda, ambos métodos requieren el despliegue de una cierta cantidad de balizas Bluetooth en la zona objetivo. En cuanto a su aplicación, el posicionamiento en red se utiliza principalmente para rastrear y localizar la posición de personas y activos, mientras que el posicionamiento en terminal es más adecuado para la navegación en interiores.
Algoritmos de posicionamiento RSSI de Bluetooth
Huelga decir que la clave para la localización RSSI de Bluetooth reside en convertir con precisión los datos RSSI en coordenadas de posición. Aquí, clasificamos los algoritmos de posicionamiento RSSI de Bluetooth en dos categorías principales, según si miden la distancia o no: algoritmos que la requieren y algoritmos que no la requieren.
Se requiere medición de distancia
Analicemos primero los algoritmos de localización que requieren mediciones de distancia. Este tipo de algoritmo primero estima la distancia entre el dispositivo objetivo y un nodo de referencia (es decir, una baliza) mediante valores RSSI. Posteriormente, con base en la información de distancia obtenida, se calculan las coordenadas de ubicación final del dispositivo objetivo.
(1) Trilateración
La trilateración es un algoritmo de localización relativamente simple basado en los principios geométricos de los triángulos. Supongamos que existen tres balizas Bluetooth no colineales AP1, AP2 y AP3, y que sus distancias al punto M objetivo son d1, d2 y d3, respectivamente. Podemos dibujar tres círculos con la posición de estas tres balizas como centro y d1, d2 y d3 como radio, respectivamente. El punto de intersección de estos tres círculos también corresponde a las coordenadas del punto M objetivo.
(2) El método de mínimos cuadrados
En realidad, solemos desplegar más de tres balizas Bluetooth en el área objetivo. En este punto, necesitamos usar el método de mínimos cuadrados para estimar la ubicación del nodo objetivo. Suponiendo que medimos la distancia de cada baliza al nodo objetivo M, podemos obtener una ecuación basada en cada par de distancias y ubicaciones conocidas de las balizas. Al combinar todas las ecuaciones, obtenemos un sistema de ecuaciones sobredeterminadas. Finalmente, al resolver este sistema de ecuaciones mediante el método de mínimos cuadrados, obtenemos una estimación de las coordenadas de ubicación óptimas del nodo desconocido M.
No se requiere medición de distancia
Estos algoritmos utilizan directamente los datos de huellas dactilares RSSI para la localización. No es necesario calcular la distancia previamente, por lo que se evitan errores en la estimación de la distancia.
(1) Determinación del centroide
El centro de masa es un punto imaginario donde se considera que se concentra la masa de un sistema. El método de posicionamiento del centroide estima la ubicación del centroide de su forma geométrica utilizando las posiciones de las balizas circundantes que recibe. El algoritmo de este método es fácil de entender, requiere poco esfuerzo computacional y la precisión del posicionamiento depende de la densidad de balizas desplegadas.
(2) Huella digital RSSI
La huella RSSI es una técnica de localización no paramétrica basada en el análisis de la escena. Localiza mediante la comparación de señales en tiempo real con una base de datos de huellas RSSI. El posicionamiento de huellas consta de dos etapas: 1) Una fase fuera de línea crea la biblioteca de huellas a partir de datos RSSI en interiores. 2) Una fase de posicionamiento en línea encuentra la huella más coincidente con la señal recibida, utilizando su ubicación como estimación de la posición del objetivo. Sus ventajas son la alta precisión con pocos puntos de referencia, pero las desventajas incluyen la ardua creación de la base de datos de huellas y la dificultad de adaptación a los cambios ambientales.
Medición RSSI y comunicación Bluetooth
En la sección anterior, analizamos varios métodos y algoritmos para medir los valores RSSI de Bluetooth. En la práctica, es difícil configurar el entorno óptimo, por lo que la intensidad de la señal Bluetooth disminuye a medida que aumenta la distancia de comunicación. La señal RSSI varía de 0 a 100, siendo 0 el valor ideal, que no se da en la práctica. Cuando el valor RSSI se acerca a -50, la señal de las conexiones Bluetooth es buena.
– Por encima de -50 dBm: señal extremadamente fuerte para comunicación de campo cercano
– -50dBm a -80dBm: Intensidad de señal ideal para uso normal de corto alcance
– Por debajo de -80 dBm: señal muy débil con riesgo de pérdida de paquetes y desconexiones intermitentes
In Bluetooth Low EnergyEl RSSI es uno de los parámetros que deben reportarse. El RSSI de los canales de publicidad periódica es importante para la localización, ya que los dispositivos móviles los escanean sin conexión. En el caso de los dispositivos BLE, debido a su menor potencia, sus valores de RSSI serán inferiores a los del Bluetooth clásico a la misma distancia. Para lograr una comunicación de baja potencia, el valor general del RSSI BLE se mantiene entre -50 y -80 dBm.
Cómo cdiablos Bluetooth RSSI activado steléfonos inteligentes
Debido a la popularidad de la tecnología Bluetooth, solemos usar el Bluetooth de nuestros smartphones para navegar en interiores en nuestra vida diaria. Hoy en día, casi todos los smartphones ofrecen la función de ver el valor RSSI de Bluetooth del dispositivo conectado. En el caso del sistema Android, los pasos son los siguientes:
- Abra “Configuración” y vaya a “Dispositivos conectados” o “Preferencias de conexión”.
- Habilitar Bluetooth.
- El teléfono escaneará y mostrará los dispositivos Bluetooth cercanos que se puedan conectar.
- En la lista de dispositivos, se muestra un valor RSSI entre -100 y 0 para cada dispositivo, que representa la intensidad de la señal entre el teléfono y ese dispositivo.
Si desea verificar y monitorear los registros completos del valor RSSI de Bluetooth, puede usar herramientas profesionales como BLE Scanner y BLE Tool. Al observar los cambios en el valor RSSI de los dispositivos, puede comprender intuitivamente la distancia aproximada y la intensidad de la señal entre el teléfono y cada dispositivo. Si mueve el teléfono, el valor RSSI también cambiará. Curiosamente, las lecturas RSSI pueden variar entre dispositivos a la misma distancia.
Aplicaciones de Bluetooth RSSI en rmundo real sescenarios
A pesar de algunos desafíos pendientes, la tecnología de posicionamiento Bluetooth basada en RSSI aún ofrece una aplicación prometedora. Como ocurre con cualquier avance, es muy prometedor encontrar el posicionamiento Bluetooth RSSI en más áreas. Actualmente, algunos escenarios de aplicación típicos incluyen, entre otros:
Navegación de posicionamiento en interiores
En grandes espacios interiores, como centros comerciales, salas de exposiciones, museos, etc., el posicionamiento Bluetooth RSSI puede proporcionar a los clientes rutas de navegación y servicios de información de ubicación. Además, puede guiar el orden de los visitantes en las grandes exposiciones, evitando aglomeraciones.
Gestión de activos y personal
En fábricas, parques y hospitales, podemos instalar Balizas y etiquetas Bluetooth Sobre activos y personal importantes. Combinado con el sistema de posicionamiento Bluetooth RSSI, podemos lograr monitoreo y gestión en tiempo real.
Análisis de negocios y venta minorista inteligente
En el comercio minorista, el uso del posicionamiento RSSI por Bluetooth puede generar nuevas oportunidades para generar valor comercial. Mediante el seguimiento de las trayectorias de movimiento de los clientes y su tiempo de permanencia, los minoristas pueden analizar sus comportamientos de compra. Por lo tanto, resulta eficaz para que los comerciantes identifiquen productos populares y zonas de alta afluencia, así como para establecer su plan promocional y organizar la ubicación de sus empleados.
Hogar inteligente y posicionamiento en interiores
Al implementar un pequeño número de balizas Bluetooth en los hogares, los propietarios pueden rastrear la ubicación de personal y mascotas en interiores, así como conocer la ubicación actual de personas mayores o niños para evitar accidentes. Además, pueden ajustar automáticamente electrodomésticos como luces, controles de temperatura, etc., según la ubicación del usuario, logrando una experiencia de hogar verdaderamente inteligente.
Comparación de Bluetooth RSSI y Bluetooth AoA
Además del posicionamiento basado en RSSI, existe otro tipo de técnica de posicionamiento que ha surgido recientemente en el posicionamiento Bluetooth, conocida como Bluetooth AoADetermina la ubicación del dispositivo móvil midiendo el ángulo con el que la señal de radio llega al conjunto de antenas mediante triangulación. El posicionamiento del ángulo de ataque (AoA) puede alcanzar teóricamente un metro o incluso más, lo que supera con creces la precisión de posicionamiento de la tecnología RSSI tradicional.
Por lo tanto, la principal ventaja del posicionamiento RSSI es su infraestructura sencilla y su bajo costo. Sin embargo, cabe señalar que la principal desventaja es su baja sensibilidad a las condiciones. Conocido por su alta precisión, el posicionamiento AoA es más preciso que el posicionamiento RSSI. Claro que también presenta desventajas, como el alto costo de la infraestructura.
Además, podemos aplicar ambas tecnologías conjuntamente. Por ejemplo, tras estimar el área específica donde se ubica el objetivo mediante RSSI, podemos emplear el método AoA para un posicionamiento preciso dentro de un área determinada. Próximamente, podremos incorporar muchas tecnologías ya mencionadas, como RSSI, AoA, etc., junto con otras tecnologías como UWB, para aprovechar al máximo cada una y desarrollar una solución de posicionamiento mucho más precisa y fiable.
Desarrollo futuro del posicionamiento RSSI de Bluetooth
La versión Bluetooth 5.2, lanzada en 2020, mejoró significativamente sus capacidades de posicionamiento, incluyendo compatibilidad con posicionamiento AoA/AoD y calibración RSSI. Estas mejoras optimizarán aún más la precisión y fiabilidad del posicionamiento Bluetooth. Sin duda, las futuras versiones de Bluetooth seguirán mejorando las capacidades de posicionamiento.
El uso de una sola tecnología inalámbrica para el posicionamiento tiene sus limitaciones. Por lo tanto, la integración de las ventajas de múltiples tecnologías es la tendencia futura. Por ejemplo, la combinación de Bluetooth RSSI con el posicionamiento por huella digital WiFi o su uso en combinación con tecnologías más precisas como la UWB (banda ultraancha).
Si está pensando en adoptar alguna solución de posicionamiento RSSI Bluetooth, ¡hable con nuestro experto en Bluetooth!
