GPS などの屋外測位テクノロジー, 北斗, GNSS は今日大流行しており、広く応用されています。. 顕著な統合は、Google マップなどのアプリで見ることができます。. それにもかかわらず, 私たちはほとんど過ごします 90% 私たちの屋内での時間, GPS 信号がうまく機能しない場合. これが、RSSI 測位が屋内の場所で人気がある理由です。. Bluetooth通信用, RSSI 値は信号強度と接続品質を示します. ここに, Bluetooth RSSI について詳しく説明します, 通常の範囲と Bluetooth 通信への影響を含む.
Bluetooth RSSI について
RSSI, これは受信信号強度表示の略です。, 無線デバイスが受信する信号強度を評価する測定を指します。. Bluetooth通信時, Bluetooth RSSI 値を理解するのは簡単です, Bluetooth デバイスが受信する信号の強度を表し、通信品質と距離に直接影響します。. Bluetooth RSSI 値は通常、負の dBm 値として表示されます。. より高い値 (に近い 0) より良い信号強度を示します. 理論的には, RSSI 範囲は次のとおりです 0 ～-100dBm.
一般的に使用される公式は次のとおりです
RSSI値 = 受信信号電力 – ノイズフロア + 校正係数.
Bluetooth RSSI の利点を誇張することはできません。, 屋内での幅広い用途からわかるように、. Bluetooth のバージョンをさらに繰り返すことで, 特にBluetooth Low Energy技術の発展により, Bluetooth RSSI測位がさらに簡単に利用できるようになります.
Bluetooth RSSI測位方式の種類
Bluetooth RSSI ローカライゼーション方法は、主にネットワーク側ローカライゼーションと端末側ローカライゼーションに分類できます。.
ネットワーク側の位置付け
ネットワーク側の測位には主に携帯電話が含まれます, Bluetoothビーコン, Bluetoothゲートウェイ, とサーバー. 対象エリアにBluetoothビーコンとゲートウェイを配備する必要がある. 端末がエリアに入ったとき, ビーコンから RSSI データを受信します. その後、ゲートウェイは収集したデータをクラウドサーバーに送信します。, その後、サーバーは測位アルゴリズムを使用してデバイスの位置を計算します。. 送信機と受信機の距離が近い場合, 信号強度は良くなります.
この方法には、クラウドサーバーが計算を一元的に行うという利点があります。, モバイルデバイスはデータをスキャンして報告するだけで済みます。. 不利な点, もちろん, それは、測位に関連するインフラストラクチャを事前に展開する必要があるということです。.
端末側の位置決め
端末側の位置特定のアーキテクチャは非常に単純で、主にデバイス自体とターゲットエリアの Bluetooth ビーコンが関係します。. スマートフォンなどのエンドデバイスは、さまざまなビーコンから RSSI データを受信し、内蔵の測位アルゴリズムを使用してその位置を推定します。.
間違いなく, どちらの方法でも、ターゲットエリアに一定数の Bluetooth ビーコンを配備する必要があります。. 申請に関して, ネットワーク側の測位は主に人や資産の位置を追跡して特定するために使用されます。, 一方、端末側の測位は屋内ナビゲーションに適しています。.
Bluetooth RSSI測位アルゴリズム
Bluetooth RSSI 位置特定の鍵となるのは、言うまでもなく、RSSI データをいかに正確に位置座標に変換するかです。. ここに, Bluetooth RSSI 測位アルゴリズムは、距離測定の有無に基づいて 2 つの主要なカテゴリに分類されます。: 距離測定を必要とするアルゴリズムと距離測定を必要としないアルゴリズム.
距離測定が必要です
まず、距離測定を必要とする位置特定アルゴリズムを見てみましょう, このタイプのアルゴリズムでは、まずターゲット デバイスと参照ノード間の距離を推定する必要があります。 (つまり, ビーコン) RSSI値を使用する. その後, 取得した距離情報に基づいて, その後、ターゲットデバイスの最終的な位置座標が計算されます。.
(1) 三辺測量
三辺測量は、三角形の幾何学的原理に基づいた比較的単純な位置特定アルゴリズムです。. 3 つの非共線上 Bluetooth ビーコン AP1 があると仮定します。, AP2, AP3, ターゲット M 点までの距離は d1 です。, d2, d3, それぞれ. これら 3 つのビーコンの位置を中心として 3 つの円を描くことができます, そしてd1, d2, d3 は半径として, それぞれ. この3つの円の交点が目標M点の座標でもあります.
(2) 最小二乗法
実際には, 通常は以上のものをデプロイします 3 対象エリアのBluetoothビーコン. この時点で, ターゲットノードの位置を推定するには最小二乗法を使用する必要があります. 各ビーコンからターゲットノード M までの距離を測定すると仮定します。, 既知の距離とビーコンの位置の各ペアに基づいて方程式を取得できます。. すべての方程式を組み合わせると, 過剰決定方程式系を得ることができます. 最後に, 最小二乗法を使用してこの連立方程式を解くと、未知のノード M の最適な位置座標の推定値が得られます。.
距離測定不要
これらのアルゴリズムは、位置特定のために RSSI フィンガープリント データを直接利用します。. 最初に距離を計算する必要はありません, そのため、距離推定の誤差を効果的に回避できます。.
(1) 重心の決定
質量中心は、システムの質量が集中していると考えられる仮想的な点です。. 重心測位方法は、受信した周囲のビーコンの位置を使用して、その幾何学的形状の重心の位置を推定します。. この方法のアルゴリズムは理解しやすいです, 計算量が少ない, 測位精度は配備されたビーコンの密度に依存します.
(2) RSSI フィンガープリンティング
RSSI フィンガープリンティングは、シーン分析に基づくノンパラメトリック位置特定技術です。. リアルタイム信号を RSSI フィンガープリント データベースと照合することで位置を特定します. 指紋の位置決めは 2 つの段階で構成されます: 1) オフライン フェーズでは、屋内 RSSI データからフィンガープリント ライブラリを構築します。. 2) オンライン測位フェーズでは、受信信号に最もよく一致する指紋を見つけます。, ターゲットの位置推定としてその位置を使用する. 利点は少ない基準点で高精度であることです。, しかし、欠点としては、指紋データベースの作成が困難であり、環境の変化に適応するのが難しいことが挙げられます。.
RSSI測定とBluetooth通信
前のセクションで, Bluetooth RSSI 値を測定するためのさまざまな方法とアルゴリズムについて説明しました。. 実際には, 最適な環境を整えるのは難しい, そのため、Bluetooth 信号強度は通信距離が増加するにつれて減衰します。. RSSI 信号の範囲は次のとおりです。 0 〜 100, と 0 理想的なケースである, 実際には存在しないもの. RSSI値が近い場合 -50, Bluetooth接続の信号信号は良好です.
– -50dBm以上: 近距離無線通信用の非常に強力な信号
– -50dBm ～ -80dBm: 通常の短距離使用に理想的な信号強度
– -80dBm未満: 信号が非常に弱く、パケット損失や断続的な切断の危険性がある
に Bluetooth低エネルギー, RSSI は報告する必要があるパラメータの 1 つです. 定期的な広告チャネルの RSSI は、モバイル デバイスが接続なしでスキャンしているため、ローカライゼーションにとって重要です。. BLEデバイスの場合, パワーが低いため, 同じ距離にある場合、RSSI 値は従来の Bluetooth よりも低くなります。. 低電力通信を実現するために, BLE RSSI の一般的な値は次のように維持されます。 -50 ～ -80dBm.
方法 cBluetooth RSSI がオンになっています sスマートフォン
Bluetooth テクノロジーの普及により、, 私たちは日常生活の中で、屋内ナビゲーションにスマートフォンの Bluetooth をよく使用します。. 現在、ほとんどすべてのスマートフォンには、接続されたデバイスの Bluetooth RSSI 値を表示する機能が備わっています。. ここでは Android システムを例に挙げます, 手順は次のとおりです:
- 開ける “設定” そしてに行きます “接続されたデバイス” または “接続設定”.
- Bluetooth を有効にする.
- 電話機は近くにある接続可能な Bluetooth デバイスをスキャンして表示します。.
- デバイスリストで, 間の RSSI 値 -100 そして 0 デバイスごとに表示されます, 電話とそのデバイス間の信号強度を表します.
包括的な Bluetooth RSSI 値の記録を確認および監視したい場合, BLEスキャナーやBLEツールなどの専門ツールを使用できます. デバイスのRSSI値の変化を観察することにより, 電話機と各デバイス間のおおよその距離と信号強度を非常に直感的に理解できます。. 電話を動かしたら, RSSI値も変化します. 興味深いことに, RSSI 測定値は、同じ距離にあるデバイス間で異なる場合があります.
Bluetooth RSSI のアプリケーション rリアルワールド sシナリオ
克服しなければならない課題はいくつかあるものの、, RSSI に基づく Bluetooth 測位技術にはまだ有望なアプリケーションがあります. あらゆる進歩の場合と同様に、より多くの領域で Bluetooth RSSI 測位が実現されることはかなり有望です。. 現在, いくつかの典型的なアプリケーション シナリオには以下が含まれますが、これらに限定されません。:
屋内測位ナビゲーション
ショッピングモールなどの大型屋内会場, 展示ホール, 美術館, 等, Bluetooth RSSI 測位により、顧客にナビゲーション ルートと位置情報サービスを提供できます. しかも, 大規模な展示会で訪問者の見学順序をガイドできる, 混雑の問題を回避する.
資産および人事管理
工場内, 公園, と病院, インストールできます Bluetooth ビーコンとタグ 重要な資産と人材について. Bluetooth RSSI測位システムとの組み合わせ, リアルタイムの監視と管理を実現できます.
スマートな小売とビジネス分析
小売店で, Bluetooth RSSI 測位を使用すると、小売業者にビジネス価値をもたらす新たな機会が開かれます. 顧客の移動軌跡や滞在時間を追跡することで, 小売業者は顧客の買い物行動を分析できる. その結果、, 販売者にとって人気の商品や人通りの多いエリアを特定するのに効果的です, 昇進計画を立て、従業員の配置を調整します.
スマートホームと屋内測位
少数の Bluetooth ビーコンを家庭に配備することによって, 住宅所有者は屋内で人やペットの位置追跡を実現できます, 高齢者や子供の現在地を把握して事故を防ぐなど. さらに, 住宅所有者は照明などの家電製品を自動的に調整できます, 温度制御, 等, ユーザーの位置に応じて, 真のスマートホーム体験を実現する.
Bluetooth RSSIとの比較 ブルートゥース AoA
RSSIベースの測位とは別に, Bluetooth 測位では、別のタイプの測位技術が最近登場しました。, として知られている Bluetooth AoA. 無線信号がアンテナアレイに到達する角度を三角測量で測定することにより、モバイルデバイスの位置を特定します。. 潜在的な AoA 測位は理論的には 1 メートル以上を達成できます, 従来の RSSI テクノロジーの測位精度を大幅に上回ります.
したがって, RSSI測位の主な利点は、複雑なインフラストラクチャが不要であることと、コストがかなり低いことです。. しかしながら, 注目できるのは, 主な欠点は、状況に対する感度が低いことです。. 精度の高さで知られる, AoA 測位は RSSI 測位と比較してより正確です. もちろん, インフラコストが高いなどのデメリットもあります.
しかも, 両方のテクノロジーを一緒に適用できます. 例えば, RSSIを通じてターゲットが位置する特定のエリアを推定した後, AoA メソッドを使用して、特定のエリア内の正確な位置を測ることができます。. すぐに, RSSI など、議論されている多くのテクノロジーを組み込むことができます。, AoA, 等, UWB などの他のテクノロジーと並行して、それぞれの長所を活用し、より正確で信頼性の高い測位ソリューションを開発します。.
Bluetooth RSSI測位の将来の開発
Bluetooth 5.2 バージョン, にリリースされました 2020, 測位機能が大幅に強化されました, AoA/AoD測位およびRSSIキャリブレーションのサポートを含む. その間, これらの改善により、Bluetooth 測位の精度と信頼性がさらに向上します。. Bluetooth の将来のバージョンが測位機能を強化し続けることは間違いありません。.
測位に単一の無線技術を使用することには限界がある. したがって, 複数のテクノロジーの利点を統合することが将来のトレンド. Bluetooth RSSI と WiFi フィンガープリンティング測位を組み合わせたり、UWB などのより正確なテクノロジーと組み合わせて使用したりするなど (超広帯域).
Bluetooth RSSI 測位ソリューションの導入を迷っている場合, Bluetooth の専門家にご相談ください!
