Технологии наружного позиционирования, такие как GPS, Бэйдоу, ГНСС сегодня в моде и широко применяются.. Заметную интеграцию можно увидеть в таких приложениях, как Google Maps.. тем не менее, мы тратим почти 90% нашего времени в помещении, где эти сигналы GPS не работают должным образом. Вот почему позиционирование RSSI популярно для помещений.. Для связи Bluetooth, Значения RSSI показывают уровень сигнала и качество соединения.. Вот, мы объясним больше о Bluetooth RSSI, включая его нормальный радиус действия и влияние на связь Bluetooth.
Понимание Bluetooth RSSI
RSSI, что является сокращением от «Индикация мощности полученного сигнала»., относится к измерению оценки уровня сигнала, полученного беспроводным устройством.. При связи Bluetooth, значения RSSI Bluetooth легко понять, он представляет силу сигнала, который получает устройство Bluetooth, и напрямую влияет на качество связи и расстояние.. Значения Bluetooth RSSI обычно отображаются как отрицательные значения дБм.. Более высокие значения (ближе к 0) указать лучший уровень сигнала. Теоретически, диапазон RSSI составляет от 0 до -100дБм.
Обычно используемая формула
Значение RSSI = мощность принимаемого сигнала – Шумный этаж + Калибровочный коэффициент.
Невозможно переоценить преимущества Bluetooth RSSI., как мы видим из широкого спектра применения внутри помещений. С большим количеством итераций версий Bluetooth, особенно с развитием технологии Bluetooth с низким энергопотреблением, Позиционирование Bluetooth RSSI станет еще более доступным.
Типы методов позиционирования Bluetooth RSSI
Методы локализации Bluetooth RSSI можно в основном разделить на локализацию на стороне сети и локализацию на стороне терминала..
Позиционирование на стороне сети
Позиционирование на стороне сети в основном включает сотовые телефоны., Bluetooth-маяки, Bluetooth-шлюзы, и серверы. Нам необходимо развернуть Bluetooth-маяки и шлюзы в целевой области.. Когда терминальное устройство входит в зону, он получит данные RSSI от маяка. Затем шлюз отправит собранные данные на облачный сервер., а затем сервер будет использовать алгоритм позиционирования для расчета местоположения устройства. Если расстояние между передатчиком и приемником меньше, уровень сигнала будет лучше.
Преимущество этого метода заключается в том, что облачный сервер централизует вычисления., и мобильному устройству нужно только сканировать и сообщать данные. Недостаток, конечно, заключается в том, что вам необходимо заранее развернуть соответствующую инфраструктуру для позиционирования.
Расположение на стороне терминала
Архитектура локализации на стороне терминала намного проще и в основном включает в себя само устройство и маяки Bluetooth в целевой области.. Конечное устройство, такое как смартфон, получает данные RSSI от разных маяков, а затем использует встроенный алгоритм позиционирования для оценки своего местоположения..
Несомненно, оба метода требуют от нас развертывания определенного количества маяков Bluetooth в целевой области.. С точки зрения применения, позиционирование на стороне сети в основном используется для отслеживания и определения местоположения людей и активов., тогда как расположение со стороны терминала больше подходит для навигации внутри помещений.
Алгоритмы позиционирования Bluetooth RSSI
Само собой разумеется, что ключом к локализации Bluetooth RSSI является то, как точно преобразовать данные RSSI в координаты положения.. Вот, мы классифицируем алгоритмы позиционирования Bluetooth RSSI на две основные категории на основе измерения расстояния или нет: алгоритмы, требующие измерения расстояния, и алгоритмы, не требующие измерения расстояния.
Требуется измерение расстояния
Давайте сначала посмотрим на алгоритмы локализации, требующие измерения расстояний., этот тип алгоритма должен сначала оценить расстояние между целевым устройством и опорным узлом (т.е., маяк) используя значения RSSI. затем, на основе полученной информации о расстоянии, затем вычисляются окончательные координаты местоположения целевого устройства..
(1) Трилатерация
Трилатерация — относительно простой алгоритм локализации, основанный на геометрических принципах треугольников.. Предположим, что имеется три неколлинеарных маяка Bluetooth AP1., АП2, АП3, а их расстояния до целевой точки M равны d1, d2, д3, соответственно. мы можем нарисовать три круга с положением этих трех маяков в центре, и d1, d2, d3 как радиус, соответственно. Точка пересечения этих трех кругов также является координатами целевой точки M..
(2) Метод наименьших квадратов
В действительности, мы обычно развертываем более 3 Bluetooth-маяки в целевой зоне. На данном этапе, нам нужно использовать метод наименьших квадратов, чтобы оценить местоположение целевого узла. Предполагая, что мы измеряем расстояние от каждого маяка до целевого узла M, мы можем получить уравнение на основе каждой пары известных расстояний и местоположений маяков.. Объединив все уравнения, мы можем получить систему переопределенных уравнений. в заключение, решение этой системы уравнений методом наименьших квадратов дает нам оценку оптимальных координат расположения неизвестного узла M.
Измерение расстояния не требуется
Эти алгоритмы напрямую используют данные отпечатков пальцев RSSI для локализации.. Нам не нужно сначала рассчитывать расстояние, поэтому мы можем эффективно избежать ошибки оценки расстояния.
(1) Определение центроида
Центр масс – это воображаемая точка, в которой считается сосредоточена масса системы.. Метод позиционирования центроида оценивает местоположение центроида его геометрической формы, используя положения окружающих маяков, которые он получает.. Алгоритм этого метода прост для понимания., вычислительные усилия невелики, а точность позиционирования зависит от плотности развернутых маяков.
(2) Отпечатки пальцев RSSI
Отпечатки пальцев RSSI — это метод непараметрической локализации, основанный на анализе сцены.. Он осуществляет поиск путем сопоставления сигналов в реальном времени с базой данных отпечатков пальцев RSSI.. Позиционирование отпечатка пальца состоит из двух этапов.: 1) На автономном этапе создается библиотека отпечатков пальцев на основе данных RSSI внутри помещений.. 2) Фаза онлайн-позиционирования находит наилучшее соответствие отпечатка пальца полученному сигналу., использование его местоположения в качестве оценки положения цели. Его преимуществами являются высокая точность при небольшом количестве опорных точек., но к недостаткам относятся трудоемкость создания базы данных отпечатков пальцев и сложность адаптации к изменениям окружающей среды..
Измерение RSSI и связь Bluetooth
В предыдущем разделе, мы обсудили различные методы и алгоритмы измерения значений RSSI Bluetooth.. На практике, сложно сформировать оптимальную среду, поэтому уровень сигнала Bluetooth будет снижаться по мере увеличения расстояния связи.. Сигнал RSSI варьируется от 0 ~ 100, с 0 идеальный случай, которого нет на практике. Когда значение RSSI близко к -50, сигналы Bluetooth-соединений хорошие.
– Выше -50 дБм: Чрезвычайно сильный сигнал для связи в ближнем поле
– -50дБм до -80 дБм: Идеальная мощность сигнала для обычного использования на близком расстоянии
– Ниже -80 дБм: Очень слабый сигнал с риском потери пакетов и периодическими отключениями.
В Bluetooth Low Energy, RSSI является одним из параметров, о которых необходимо сообщать.. RSSI периодических рекламных каналов важен для локализации, поскольку мобильные устройства сканируют их без подключения.. Для BLE-устройств, из-за их меньшей мощности, их значения RSSI будут ниже, чем у классического Bluetooth на том же расстоянии. Для достижения малой мощности связи, общее значение BLE RSSI поддерживается на уровне -50 ~ -80 дБм.
Как cвключите Bluetooth RSSI sсмартфоны
Из-за популярности технологии Bluetooth, мы часто используем Bluetooth нашего смартфона для навигации в помещении в повседневной жизни. В настоящее время почти все смартфоны имеют функцию просмотра значения Bluetooth RSSI подключенного устройства.. Здесь мы возьмем систему Android в качестве примера., шаги следующие:
- Открытым “Настройки” и пойти в “Подключенные устройства” или “Настройки подключения”.
- Включить Bluetooth.
- Телефон будет сканировать и отображать ближайшие подключаемые устройства Bluetooth..
- В списке устройств, значение RSSI между -100 и 0 отображается для каждого устройства, представление уровня сигнала между телефоном и этим устройством.
Если вы хотите проверять и отслеживать полные записи значений Bluetooth RSSI, мы можем использовать профессиональные инструменты, такие как BLE Scanner и BLE Tool.. Наблюдая за изменениями значений RSSI устройств., мы можем иметь очень интуитивное представление о приблизительном расстоянии и силе сигнала между телефоном и каждым устройством.. Если мы переместим телефон, значение RSSI также изменится. интересно, Показания RSSI могут различаться между устройствами, находящимися на одном и том же расстоянии..
Применение Bluetooth RSSI в рэлектронный мир sсценарии
Несмотря на некоторые проблемы, которые необходимо преодолеть, Технология позиционирования Bluetooth на основе RSSI по-прежнему имеет многообещающее применение.. Как и в случае с любыми достижениями, весьма многообещающе встретить позиционирование Bluetooth RSSI в большем количестве областей.. В настоящее время, некоторые типичные сценарии применения включают, помимо прочего,:
Внутреннее позиционирование и навигация
В больших закрытых помещениях, таких как торговые центры, выставочные залы, музеи, и т.п., Позиционирование Bluetooth RSSI может предоставить клиентам услуги навигации по маршрутам и информации о местоположении.. Кроме, он может определять порядок посещения посетителей на крупных выставках., избежать проблем с скоплением людей.
Управление активами и персоналом
На заводах, парки, и больницы, мы можем установить Bluetooth-маяки и метки о важных активах и персонале. В сочетании с системой позиционирования Bluetooth RSSI., мы можем обеспечить мониторинг и управление в реальном времени.
Умная розничная торговля и бизнес-аналитика
В рознице, Использование позиционирования Bluetooth RSSI может открыть новые возможности для повышения коммерческой ценности розничных продавцов.. Путем отслеживания траекторий движения клиентов и времени их пребывания, розничные продавцы могут анализировать покупательское поведение клиентов. следовательно, для продавцов эффективно выявлять популярные продукты и зоны с высокой посещаемостью, и составить план продвижения и организовать размещение своих сотрудников.
Умный дом и позиционирование в помещении
Развернув небольшое количество Bluetooth-маяков в домах, домовладельцы могут добиться отслеживания местоположения персонала и домашних животных в помещении, например, знание текущего местонахождения пожилых людей или детей, чтобы предотвратить несчастные случаи с ними.. Дополнительно, домовладельцы могут автоматически регулировать бытовую технику, например освещение., контроль температуры, и т.п., в зависимости от местоположения пользователя, достижение действительно умного дома.
Сравнение Bluetooth RSSI и Bluetooth AoA
Помимо позиционирования на основе RSSI, существует другой тип метода позиционирования, который недавно появился в Bluetooth-позиционировании., известный как Bluetooth АоА. Он определяет местоположение мобильного устройства путем измерения угла, под которым радиосигнал попадает на антенную решетку с помощью триангуляции.. Потенциальное позиционирование по радиусу действия теоретически может достигать одного метра или даже выше., что значительно превосходит точность позиционирования традиционной технологии RSSI.
Следовательно, Основным преимуществом позиционирования RSSI является отсутствие сложной инфраструктуры, а также довольно низкая стоимость.. тем не мение, Я могу это отметить, Основным недостатком является плохая чувствительность к условиям. Известен своей высокой точностью, Позиционирование AoA более точное по сравнению с позиционированием RSSI.. Конечно, у него также есть такие недостатки, как высокая стоимость инфраструктуры..
более того, мы можем применять обе технологии вместе. Например, после оценки конкретной области, где находится цель, через RSSI, мы можем использовать метод AoA для точного позиционирования внутри определенной области. Скоро, мы можем использовать многие обсуждаемые технологии, такие как RSSI, AoA, и т.п., наряду с другими технологиями, такими как UWB, чтобы использовать лучшее из каждой и разработать гораздо более точное и надежное решение для позиционирования..
Будущее развитие позиционирования Bluetooth RSSI
Bluetooth 5.2 версия, выпущен в 2020, значительно расширил свои возможности позиционирования, включая поддержку позиционирования AoA/AoD и калибровки RSSI. Между тем, эти улучшения еще больше повысят точность и надежность позиционирования Bluetooth.. Нет сомнений в том, что будущие версии Bluetooth продолжат расширять возможности позиционирования..
Использование единой беспроводной технологии для позиционирования имеет свои ограничения.. Следовательно, интеграция преимуществ нескольких технологий — это будущая тенденция. Например, сочетание Bluetooth RSSI с позиционированием по отпечаткам пальцев WiFi или использование его в сочетании с более точными технологиями, такими как UWB. (Ультраширокополосный).
Если вы задаетесь вопросом о применении каких-либо решений для позиционирования Bluetooth RSSI, просто поговорите с нашим экспертом по Bluetooth!
