Tecnologías de posicionamiento en exteriores como GPS, Beidou, Los GNSS están de moda hoy en día y tienen una amplia aplicación.. La destacada integración se puede ver en aplicaciones como Google Maps.. sin embargo, gastamos casi 90% de nuestro tiempo en el interior, donde esas señales de GPS no funcionan bien. Esta es la razón por la que el posicionamiento RSSI es popular para ubicaciones en interiores.. Para comunicación Bluetooth, Los valores RSSI muestran la intensidad de la señal y la calidad de la conexión.. aquí, explicaremos más sobre Bluetooth RSSI, incluido su alcance normal y su impacto en la comunicación Bluetooth.
Entendiendo el RSSI de Bluetooth
RSSI, que es la abreviatura de Indicación de intensidad de la señal recibida, se refiere a la medición de la evaluación de la intensidad de la señal recibida por un dispositivo inalámbrico. En comunicación Bluetooth, es fácil entender los valores RSSI de Bluetooth, Representa la intensidad de la señal que recibe el dispositivo Bluetooth y afecta directamente la calidad de la comunicación y la distancia.. Los valores RSSI de Bluetooth generalmente se muestran como valores dBm negativos.. Valores más altos (más cerca a 0) indicar una mejor intensidad de la señal. Teóricamente, el rango RSSI es de 0 a -100dBm.
La fórmula comúnmente utilizada es
Valor RSSI = Potencia de señal recibida – Piso de ruido + Factor de calibración.
Es imposible exagerar los beneficios de Bluetooth RSSI, como podemos ver en su amplia gama de aplicaciones de interior. Con más iteraciones de versiones de Bluetooth, especialmente con el desarrollo de la tecnología Bluetooth de baja energía, El posicionamiento Bluetooth RSSI estará aún más disponible.
Tipos de métodos de posicionamiento Bluetooth RSSI
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 del lado de la red incluye principalmente teléfonos móviles., Balizas Bluetooth, Pasarelas Bluetooth, y servidores. Necesitamos implementar balizas y puertas de enlace Bluetooth en el área objetivo. Cuando el dispositivo terminal ingresa al área, recibirá datos RSSI de la baliza. Luego, la puerta de enlace enviará los datos recopilados al servidor en la nube., y luego el servidor utilizará el algoritmo de posicionamiento para calcular la ubicación del dispositivo. Si la distancia entre el transmisor y el receptor es menor, la intensidad de la señal será mejor.
Este método tiene la ventaja de que el servidor en la nube centraliza el cálculo., y el dispositivo móvil solo necesita escanear e informar los datos. La desventaja, por supuesto, es que necesita implementar previamente la infraestructura relevante para el posicionamiento.
Posicionamiento del lado del terminal
La arquitectura de localización del lado del terminal es mucho más simple e involucra principalmente al propio dispositivo y balizas Bluetooth en el área de destino.. Un dispositivo final, como un teléfono inteligente, recibe datos RSSI de diferentes balizas y luego utiliza su algoritmo de posicionamiento incorporado para estimar su ubicación..
Indudablemente, Ambos métodos requieren que implementemos una cierta cantidad de balizas Bluetooth en el área objetivo.. En términos de aplicación, El posicionamiento del lado de la red se utiliza principalmente para rastrear y localizar la posición de personas y activos., mientras que el posicionamiento en el lado del terminal es más adecuado para la navegación en interiores.
Algoritmos de posicionamiento Bluetooth RSSI
No hace falta decir que la clave para la localización RSSI por Bluetooth es cómo convertir con precisión los datos RSSI en coordenadas de posición.. aquí, Clasificamos los algoritmos de posicionamiento Bluetooth RSSI en dos categorías principales según la medición de distancia o no.: algoritmos que requieren medición de distancia y algoritmos que no requieren medición de distancia.
Medición de distancia requerida
Veamos primero los algoritmos de localización que requieren mediciones de distancia., este tipo de algoritmo necesita estimar primero la distancia entre el dispositivo objetivo y un nodo de referencia (es decir., una baliza) usando valores RSSI. Luego, basado en la información de distancia obtenida, Luego 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 hay tres balizas Bluetooth no colineales AP1, AP2, AP3, y sus distancias al punto M objetivo son d1, d2, d3, respectivamente. podemos dibujar tres círculos con la posición de estas tres balizas como centro, y d1, d2, d3 como el radio, respectivamente. El punto de intersección de estos tres círculos son también las coordenadas del punto M objetivo..
(2) El método de mínimos cuadrados
En realidad, normalmente implementamos más de 3 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 desde cada baliza hasta el nodo objetivo M, podemos obtener una ecuación basada en cada par de distancia conocida y ubicación de la baliza. Combinando todas las ecuaciones, podemos obtener un sistema de ecuaciones sobredeterminadas. Finalmente, resolver este sistema de ecuaciones usando el método de mínimos cuadrados nos da una estimación de las coordenadas de ubicación óptimas del nodo desconocido M.
Medición de distancia No requerida
Estos algoritmos utilizan directamente datos de huellas dactilares RSSI para la localización.. No necesitamos calcular la distancia primero., para que podamos evitar efectivamente el error de estimación de distancia.
(1) Determinación del centroide
El centro de masa es un punto imaginario donde se considera concentrada la masa de un sistema.. El método de posicionamiento de 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., el esfuerzo computacional es pequeño, y la precisión del posicionamiento depende de la densidad de balizas desplegadas.
(2) Huellas dactilares RSSI
La toma de huellas dactilares RSSI es una técnica de localización no paramétrica basada en el análisis de escenas.. Localiza comparando señales en tiempo real con una base de datos de huellas dactilares RSSI. El posicionamiento de las huellas dactilares consta de dos etapas.: 1) Una fase fuera de línea crea la biblioteca de huellas dactilares a partir de datos RSSI interiores. 2) Una fase de posicionamiento en línea encuentra la mejor coincidencia de huellas dactilares con la señal recibida, utilizando su ubicación como estimación de la posición del objetivo. Sus ventajas son una alta precisión con pocos puntos de referencia., pero las desventajas incluyen la ardua creación de una base de datos de huellas dactilares y la dificultad para adaptarse a los cambios ambientales..
Medición RSSI y comunicación Bluetooth.
En la sección anterior, Hemos analizado varios métodos y algoritmos para medir los valores RSSI de Bluetooth.. En la práctica, es difícil dar forma al entorno óptimo, por lo que la intensidad de la señal Bluetooth disminuirá a medida que aumente la distancia de comunicación. La señal RSSI oscila entre 0 ~ 100, con 0 siendo el caso ideal, que no existe en la práctica. Cuando el valor RSSI está cerca de -50, Las señales de señal de las conexiones Bluetooth son buenas..
– 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.
En Bluetooth de baja energía, RSSI es uno de los parámetros que se deben informar. El RSSI de los canales publicitarios periódicos es importante para la localización porque los dispositivos móviles los escanean sin conexión.. Para dispositivos BLE, debido a su menor potencia, sus valores RSSI serán más bajos que los del Bluetooth clásico a la misma distancia. Para lograr una comunicación de baja potencia., el valor general de BLE RSSI se mantiene en -50 ~ -80dBm.
Cómo CDiablos Bluetooth RSSI activado steléfonos inteligentes
Debido a la popularidad de la tecnología Bluetooth, A menudo utilizamos el Bluetooth de nuestro teléfono inteligente para la navegación en interiores en nuestra vida diaria.. Hoy en día, casi todos los teléfonos inteligentes ofrecen la función para ver el valor RSSI de Bluetooth del dispositivo conectado.. Aquí tomamos el sistema Android como ejemplo., Los pasos son los siguientes:
- Abierto “Ajustes” E ir a “Dispositivos conectados” o “Preferencias de conexión”.
- Habilitar Bluetooth.
- El teléfono escaneará y mostrará los dispositivos Bluetooth conectables cercanos.
- En la lista de dispositivos, un valor RSSI entre -100 y 0 se muestra para cada dispositivo, que representa la intensidad de la señal entre el teléfono y ese dispositivo.
Si desea verificar y monitorear los registros completos de valores RSSI de Bluetooth, Podemos utilizar herramientas profesionales como BLE Scanner y BLE Tool.. Observando los cambios de valores RSSI de los dispositivos., Podemos tener una comprensión muy intuitiva de la distancia aproximada y la intensidad de la señal entre el teléfono y cada dispositivo.. Si movemos el teléfono, el valor RSSI también cambiará. Curiosamente, Las lecturas RSSI pueden ser diferentes entre dispositivos a la misma distancia.
Aplicaciones de Bluetooth RSSI en rmundo real scenarios
A pesar de algunos desafíos que deben superarse, La tecnología de posicionamiento Bluetooth basada en RSSI todavía tiene una aplicación prometedora. Como ocurre con cualquier avance, es bastante prometedor encontrar posicionamiento Bluetooth RSSI en más áreas.. Actualmente, Algunos escenarios de aplicación típicos incluyen, entre otros,:
Navegación de posicionamiento interior
En grandes espacios interiores como centros comerciales, salas de exposición, 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 en el que los visitantes recorren grandes exposiciones., evitando problemas de hacinamiento.
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 inteligente de negocios y venta minorista
En el comercio minorista, El uso del posicionamiento Bluetooth RSSI puede abrir nuevas oportunidades para aportar valor comercial a los minoristas.. A través del seguimiento de las trayectorias de movimiento de los clientes y su tiempo de permanencia, Los minoristas pueden analizar los comportamientos de compra de los clientes.. Por consiguiente, Es eficaz para los comerciantes identificar productos populares y áreas de alto tráfico., y establecer su plan de promoción y organizar la colocación de sus empleados.
Hogar inteligente y posicionamiento interior
Implementando una pequeña cantidad de balizas Bluetooth en los hogares, los propietarios pueden lograr el seguimiento de la ubicación interior del personal y las mascotas, como conocer la ubicación actual de personas mayores o niños para evitar que tengan accidentes. Adicionalmente, los propietarios pueden ajustar automáticamente los electrodomésticos, como las luces, controles de temperatura, etc., según la ubicación del usuario, logrando una experiencia de hogar verdaderamente inteligente.
Comparación de Bluetooth RSSI y Bluetooth AoA
Aparte del posicionamiento basado en RSSI, Existe otro tipo de técnica de posicionamiento que ha surgido recientemente en el posicionamiento Bluetooth., conocido como Bluetooth AoA. Determina la ubicación del dispositivo móvil midiendo el ángulo en el que llega la señal de radio al conjunto de antenas con triangulación.. El posicionamiento potencial de AoA puede alcanzar un metro o incluso más en teoría., que supera en gran medida la precisión de posicionamiento de la tecnología RSSI tradicional.
Por lo tanto, El principal beneficio del posicionamiento RSSI es que no tiene una infraestructura complicada y tiene un coste bastante bajo.. sin embargo, puedo notar que, la principal desventaja es la poca sensibilidad a las condiciones. Conocido por su alta precisión., El posicionamiento AoA es más preciso en comparación con el posicionamiento RSSI. Por supuesto, También tiene desventajas como una infraestructura de alto costo..
Además, Podemos aplicar ambas tecnologías juntas.. Por ejemplo, después de estimar el área específica donde se encuentra el objetivo a través de RSSI, Podemos emplear el método AoA para un posicionamiento preciso dentro de un área determinada.. Pronto, Podemos incorporar muchas tecnologías comentadas como RSSI., AoA, etc., junto con otras tecnologías como UWB para utilizar lo mejor de cada una y desarrollar una solución de posicionamiento mucho más precisa y confiable.
Desarrollo futuro del posicionamiento Bluetooth RSSI
el bluetooth 5.2 versión, lanzado en 2020, mejoró significativamente sus capacidades de posicionamiento, incluyendo soporte para posicionamiento AoA/AoD y calibración RSSI. mientras tanto, Estas mejoras mejorarán aún más la precisión y confiabilidad del posicionamiento Bluetooth.. No hay duda de que las futuras versiones de Bluetooth seguirán reforzando las capacidades de posicionamiento.
Utilizar una única tecnología inalámbrica para el posicionamiento tiene sus limitaciones. Por lo tanto, integrar las ventajas de múltiples tecnologías es la tendencia futura. Como combinar Bluetooth RSSI con posicionamiento de huellas dactilares WiFi o usarlo junto con tecnologías más precisas como UWB. (Ultra banda ancha).
Si se pregunta acerca de la adopción de alguna solución de posicionamiento Bluetooth RSSI, solo habla con nuestro experto en Bluetooth!
