Technologies de positionnement extérieur comme le GPS, Beidô, Les GNSS font fureur aujourd’hui et sont largement utilisés. L'intégration importante est visible dans des applications comme Google Maps. néanmoins, nous dépensons presque 90% de notre temps à l'intérieur, où ces signaux GPS ne fonctionnent pas bien. C'est pourquoi le positionnement RSSI est populaire pour les emplacements intérieurs. Pour les communications Bluetooth, Les valeurs RSSI indiquent la force du signal et la qualité de la connexion. Ici, nous vous expliquerons plus en détail le Bluetooth RSSI, y compris sa portée normale et son impact sur la communication Bluetooth.
Comprendre le RSSI Bluetooth
RSSI, qui est l'abréviation de Indication de la force du signal reçu, fait référence à la mesure de l'évaluation de la force du signal reçu par un appareil sans fil. En communication Bluetooth, il est facile de comprendre les valeurs Bluetooth RSSI, il représente la force du signal que le périphérique Bluetooth reçoit et affecte directement la qualité et la distance de la communication.. Les valeurs Bluetooth RSSI sont généralement affichées sous forme de valeurs dBm négatives.. Des valeurs plus élevées (plus proche de 0) indiquer une meilleure force du signal. Théoriquement, la plage RSSI est de 0 à -100dBm.
La formule couramment utilisée est
Valeur RSSI = puissance du signal reçu – Plancher de bruit + Facteur d'étalonnage.
Il est impossible d’exagérer les avantages du Bluetooth RSSI, comme nous pouvons le constater grâce à sa large gamme d'applications intérieures. Avec plus d'itérations de versions Bluetooth, notamment avec le développement de la technologie Bluetooth basse consommation, Le positionnement Bluetooth RSSI deviendra encore plus facilement disponible.
Types de méthodes de positionnement Bluetooth RSSI
Les méthodes de localisation Bluetooth RSSI peuvent être principalement classées en localisation côté réseau et localisation côté terminal.
Positionnement côté réseau
Le positionnement côté réseau inclut principalement les téléphones portables, Balises Bluetooth, Passerelles Bluetooth, et serveurs. Nous devons déployer des balises et des passerelles Bluetooth dans la zone cible. Lorsque le terminal entre dans la zone, il recevra les données RSSI de la balise. Ensuite, la passerelle enverra les données collectées au serveur cloud, puis le serveur utilisera l'algorithme de positionnement pour calculer l'emplacement de l'appareil. Si la distance entre l'émetteur et le récepteur est plus proche, la force du signal sera meilleure.
Cette méthode présente l'avantage que le serveur cloud centralise le calcul, et l'appareil mobile n'a qu'à scanner et rapporter les données. Le désavantage, bien sûr, est que vous devez pré-déployer l'infrastructure appropriée pour le positionnement.
Positionnement côté borne
L'architecture de localisation côté terminal est beaucoup plus simple et implique principalement l'appareil lui-même et les balises Bluetooth dans la zone cible.. Un appareil final tel qu'un smartphone reçoit des données RSSI de différentes balises et utilise ensuite son algorithme de positionnement intégré pour estimer son emplacement..
Indubitablement, les deux méthodes nécessitent de déployer un certain nombre de balises Bluetooth dans la zone cible. En termes d'application, le positionnement côté réseau est principalement utilisé pour suivre et localiser la position des personnes et des actifs, tandis que le positionnement côté terminal est plus adapté à la navigation intérieure.
Algorithmes de positionnement Bluetooth RSSI
Il va sans dire que la clé de la localisation Bluetooth RSSI est de savoir comment convertir avec précision les données RSSI en coordonnées de position.. Ici, nous classons les algorithmes de positionnement Bluetooth RSSI en deux catégories principales basées sur la mesure de distance ou non: algorithmes qui nécessitent une mesure de distance et algorithmes qui ne nécessitent pas de mesure de distance.
Mesure de distance requise
Examinons d'abord les algorithmes de localisation qui nécessitent des mesures de distance, ce type d'algorithme doit d'abord estimer la distance entre l'appareil cible et un nœud de référence (c'est à dire., une balise) en utilisant les valeurs RSSI. ensuite, sur la base des informations de distance obtenues, les coordonnées de localisation finales de l'appareil cible sont ensuite calculées.
(1) Trilatération
La trilatération est un algorithme de localisation relativement simple basé sur les principes géométriques des triangles.. Supposons qu'il existe trois balises Bluetooth AP1 non colinéaires, AP2, AP3, et leurs distances au point cible M sont d1, d2, d3, respectivement. nous pouvons dessiner trois cercles avec la position de ces trois balises comme centre, et d1, d2, d3 comme rayon, respectivement. Le point d'intersection de ces trois cercles est également les coordonnées du point M cible.
(2) La méthode des moindres carrés
En réalité, nous déployons généralement plus de 3 Balises Bluetooth dans la zone cible. À ce point, nous devons utiliser la méthode des moindres carrés pour estimer l'emplacement du nœud cible. En supposant que l'on mesure la distance de chaque balise au nœud cible M, nous pouvons obtenir une équation basée sur chaque paire de distance connue et d'emplacement de balise. En combinant toutes les équations, on peut obtenir un système d'équations surdéterminées. finalement, la résolution de ce système d'équations par la méthode des moindres carrés nous donne une estimation des coordonnées de localisation optimales du nœud inconnu M.
Mesure de distance non requise
Ces algorithmes utilisent directement les données d'empreintes digitales RSSI pour la localisation. Nous n'avons pas besoin de calculer la distance d'abord, afin que nous puissions efficacement éviter l'erreur d'estimation de la distance.
(1) Détermination du centroïde
Le centre de masse est un point imaginaire où la masse d'un système est considérée comme concentrée.. La méthode de positionnement du centroïde estime l'emplacement du centroïde de sa forme géométrique à l'aide des positions des balises environnantes qu'elle reçoit. L'algorithme de cette méthode est facile à comprendre, l'effort de calcul est faible, et la précision du positionnement dépend de la densité des balises déployées.
(2) Empreinte digitale RSSI
L'empreinte RSSI est une technique de localisation non paramétrique basée sur l'analyse de scène. Il localise en faisant correspondre les signaux en temps réel avec une base de données d'empreintes digitales RSSI. Le positionnement des empreintes digitales se compose de deux étapes: 1) Une phase hors ligne construit la bibliothèque d'empreintes digitales à partir des données RSSI intérieures. 2) Une phase de positionnement en ligne trouve la meilleure correspondance d'empreinte digitale avec le signal reçu, utiliser son emplacement comme estimation de la position de la cible. Ses avantages sont une grande précision avec peu de points de référence, mais les inconvénients incluent la création ardue d'une base de données d'empreintes digitales et la difficulté à s'adapter aux changements environnementaux.
Mesure RSSI et communication Bluetooth
Dans la section précédente, nous avons discuté de diverses méthodes et algorithmes pour mesurer les valeurs Bluetooth RSSI. En pratique, il est difficile de façonner l’environnement optimal, de sorte que la force du signal Bluetooth diminuera à mesure que sa distance de communication augmente. Le signal RSSI va de 0 ~ 100, avec 0 étant le cas idéal, ce qui n'existe pas en pratique. Lorsque la valeur RSSI est proche de -50, les signaux des connexions Bluetooth sont bons.
– Au-dessus de -50dBm: Signal extrêmement puissant pour la communication en champ proche
– -50dBm à -80dBm: Force de signal idéale pour une utilisation normale à courte portée
– En dessous de -80 dBm: Signal très faible avec risque de perte de paquets et déconnexions intermittentes
Dans Bluetooth Low Energy, RSSI est l'un des paramètres qui doivent être signalés. Le RSSI des canaux publicitaires périodiques est important pour la localisation car les appareils mobiles les analysent sans connexion.. Pour les appareils BLE, en raison de leur faible puissance, leurs valeurs RSSI seront inférieures au Bluetooth classique à même distance. Afin d'obtenir une communication à faible consommation, la valeur générale du BLE RSSI est maintenue à -50 ~ -80dBm.
Comment cvérifier Bluetooth RSSI activé stéléphones intelligents
En raison de la popularité de la technologie Bluetooth, nous utilisons souvent notre smartphone Bluetooth pour la navigation intérieure dans notre vie quotidienne. De nos jours, presque tous les smartphones disposent de la fonction permettant de visualiser la valeur Bluetooth RSSI de l'appareil connecté.. Ici, nous prenons le système Android comme exemple, Les étapes sont les suivantes:
- Ouvert “Paramètres” et allez à “Des appareils connectés” ou “Préférences de connexion”.
- Activer Bluetooth.
- Le téléphone recherchera et affichera les appareils Bluetooth connectables à proximité.
- Dans la liste des appareils, une valeur RSSI comprise entre -100 et 0 est affiché pour chaque appareil, représentant la force du signal entre le téléphone et cet appareil.
Si vous souhaitez vérifier et surveiller les enregistrements complets de valeurs Bluetooth RSSI, nous pouvons utiliser des outils professionnels tels que BLE Scanner et BLE Tool. En observant les changements de valeur RSSI des appareils, nous pouvons avoir une compréhension très intuitive de la distance approximative et de la force du signal entre le téléphone et chaque appareil. Si nous déplaçons le téléphone, la valeur RSSI changera également. de façon intéressante, Les lectures RSSI peuvent être différentes entre les appareils situés à la même distance.
Applications du Bluetooth RSSI dans rmonde réel sscénarios
Malgré quelques défis à surmonter, La technologie de positionnement Bluetooth basée sur RSSI a encore une application prometteuse. Comme c'est le cas pour toute avancée, il est plutôt prometteur de rencontrer le positionnement Bluetooth RSSI dans davantage de domaines.. Actuellement, certains scénarios d'application typiques incluent, sans s'y limiter,:
Navigation de positionnement en intérieur
Dans les grands lieux intérieurs tels que les centres commerciaux, salles d'exposition, musées, etc., Le positionnement Bluetooth RSSI peut fournir aux clients des itinéraires de navigation et des services d'informations de localisation. outre, il peut guider l'ordre dans lequel les visiteurs visitent les grandes expositions, éviter les problèmes de surpeuplement.
Gestion des actifs et du personnel
Dans les usines, parcs, et les hôpitaux, nous pouvons installer Balises et tags Bluetooth sur les biens et le personnel importants. Combiné avec le système de positionnement Bluetooth RSSI, nous pouvons réaliser une surveillance et une gestion en temps réel.
Vente au détail intelligente et analyses commerciales
En détail, l'utilisation du positionnement Bluetooth RSSI peut ouvrir de nouvelles opportunités pour apporter de la valeur commerciale aux détaillants. Grâce au suivi des trajectoires de déplacement des clients et de leur temps de séjour, les détaillants peuvent analyser les comportements d'achat des clients. par conséquent, il est efficace pour les commerçants d'identifier les produits populaires et les zones à fort trafic, et mettre en place leur plan de promotion et organiser le placement de leurs collaborateurs.
Maison intelligente et positionnement intérieur
En déployant un petit nombre de balises Bluetooth dans les foyers, les propriétaires peuvent réaliser un suivi de la localisation intérieure du personnel et des animaux domestiques, comme connaître l'emplacement actuel des personnes âgées ou des enfants pour éviter qu'ils n'aient des accidents. aditionellement, les propriétaires peuvent régler automatiquement les appareils électroménagers tels que les lumières, contrôles de température, etc., selon la localisation de l'utilisateur, réaliser une expérience de maison véritablement intelligente.
Comparaison de Bluetooth RSSI et Bluetooth AoA
Outre le positionnement basé sur RSSI, il existe un autre type de technique de positionnement qui a récemment émergé dans le positionnement Bluetooth, connu comme Bluetooth AOA. Il détermine l'emplacement de l'appareil mobile en mesurant l'angle sous lequel le signal radio arrive au réseau d'antennes avec triangulation.. Le positionnement potentiel de l'AoA peut atteindre un mètre ou même plus en théorie, ce qui dépasse largement la précision de positionnement de la technologie RSSI traditionnelle.
Par conséquent, le principal avantage du positionnement RSSI est l'absence d'infrastructure compliquée ainsi que le coût plutôt faible. toutefois, je peux noter que, le principal inconvénient est la faible sensibilité aux conditions. Connu pour sa grande précision, Le positionnement AoA est plus précis que le positionnement RSSI. Bien sûr, il présente également des inconvénients tels qu'une infrastructure coûteuse.
de plus, nous pouvons appliquer les deux technologies ensemble. Par exemple, après avoir estimé la zone spécifique où se trouve la cible via RSSI, nous pouvons utiliser la méthode AoA pour un positionnement précis dans une certaine zone. Bientôt, nous sommes en mesure d'incorporer de nombreuses technologies discutées comme RSSI, AoA, etc., aux côtés d'autres technologies telles que l'UWB pour utiliser le meilleur de chacune et développer une solution de positionnement beaucoup plus précise et fiable.
Développement futur du positionnement Bluetooth RSSI
Le Bluetooth 5.2 version, sorti en 2020, a considérablement amélioré ses capacités de positionnement, y compris la prise en charge du positionnement AoA/AoD et de l'étalonnage RSSI. pendant ce temps, ces améliorations amélioreront encore la précision et la fiabilité du positionnement Bluetooth. Il ne fait aucun doute que les futures versions de Bluetooth continueront de renforcer les capacités de positionnement..
L’utilisation d’une seule technologie sans fil pour le positionnement a ses limites. Par conséquent, intégrer les avantages de plusieurs technologies est la tendance future. Comme combiner Bluetooth RSSI avec le positionnement d'empreintes digitales WiFi ou l'utiliser en conjonction avec des technologies plus précises comme UWB (Bande ultra-large).
Si vous envisagez d'adopter des solutions de positionnement Bluetooth RSSI, parlez-en simplement à notre expert Bluetooth!
