GPS等戶外定位技術, 北斗, GNSS 如今風靡一時，應用廣泛. 突出的整合可以在 Google 地圖等應用程式中看到. 儘管如此, 我們幾乎花了 90% 我們在室內的時間, GPS 訊號無法正常運作的地方. 這就是 RSSI 定位在室內場所流行的原因. 用於藍牙通訊, RSSI 值顯示訊號強度和連線質量. 這裡, 我們將詳細解釋藍牙 RSSI, 包括其正常範圍和對藍牙通訊的影響.
了解藍牙 RSSI
RSSI, 這是接收訊號強度指示的縮寫, 指評估無線設備所接收到的訊號強度的測量. 在藍牙通訊中, 很容易理解藍牙RSSI值, 它代表藍牙設備接收訊號的強度，直接影響通訊品質和距離. 藍牙 RSSI 值通常顯示為負 dBm 值. 更高的價值 (更接近 0) 表明訊號強度更好. 理論上, RSSI 範圍是從 0 至-100dBm.
常用的公式是
RSSI 值 = 接收訊號功率 – 本底噪聲 + 校準係數.
藍牙 RSSI 的優勢怎麼強調都不為過, 從其廣泛的室內應用我們可以看出. 隨著藍牙版本的更多迭代, 尤其是隨著藍牙低功耗技術的發展, 藍牙 RSSI 定位將變得更容易.
藍牙RSSI定位方法的類型
藍牙RSSI定位方法主要分為網路側定位和終端側定位.
網路側定位
網路側定位主要包括手機, 藍牙信標, 藍牙網關, 和伺服器. 我們需要在目標區域部署藍牙信標和網關. 當終端設備進入該區域時, 它將接收來自信標的 RSSI 數據. 然後網關將收集到的資料傳送到雲端伺服器, 然後伺服器會使用定位演算法計算出設備的位置. 如果發射器和接收器之間的距離較近, 訊號強度會更好.
這種方法的優點是雲端伺服器集中運算, 行動裝置只需掃描並上報數據. 缺點, 當然, 就是需要預先部署相關的基礎架構來進行定位.
終端側定位
終端側定位的架構要簡單得多，主要涉及設備本身和目標區域的藍牙信標. 智慧型手機等終端設備從不同信標接收 RSSI 數據，然後使用其內建定位演算法來估計其位置.
無疑, 這兩種方法都需要我們在目標區域部署一定數量的藍牙信標. 在應用方面, 網路側定位主要用於對人員、資產的位置進行追蹤定位, 而終端側定位更適合室內導航.
藍牙RSSI定位演算法
不言而喻，藍牙RSSI定位的關鍵是如何準確地將RSSI資料轉換為位置座標. 這裡, 我們將藍牙 RSSI 定位演算法分為基於距離測量或非基於距離測量的兩大類: 需要距離測量的演算法和不需要距離測量的演算法.
需要測量距離
我們先來看看需要距離測量的定位演算法, 此類演算法需要先估計目標設備與參考節點之間的距離 (IE。, 一個燈塔) 使用 RSSI 值. 然後, 根據所獲得的距離信息, 然後計算目標設備的最終位置座標.
(1) 三邊測量
三邊測量是一種基於三角形幾何原理的相對簡單的定位演算法. 假設有三個不共線的藍牙信標AP1, AP2, AP3, 到目標M點的距離為d1, d2, d3, 分別. 我們可以以這三個信標的位置為中心畫三個圓圈, 和 d1, d2, d3 為半徑, 分別. 這三個圓的交點也就是目標M點的座標.
(2) 最小平方法
事實上, 我們通常部署超過 3 目標區域內的藍牙信標. 這一點, 我們需要使用最小平方法來估計目標節點的位置. 假設我們測量每個信標到目標節點M的距離, 我們可以根據每對已知距離和信標位置得到一個方程. 透過結合所有方程, 我們可以得到一個超定方程組. 最後, 使用最小平方法求解此方程組可以估算未知節點 M 的最佳位置座標.
無需距離測量
這些演算法直接利用RSSI指紋資料進行定位. 我們不需要先計算距離, 這樣可以有效避免距離估計的誤差.
(1) 質心確定
質心是一個假想的點，系統的品質被認為集中在該點. 質心定位法利用其接收到的周圍信標的位置來估計其幾何形狀的質心位置. 該方法的演算法很容易理解, 計算量小, 定位精度取決於部署的信標的密度.
(2) RSSI 指紋識別
RSSI 指紋辨識是一種基於場景分析的非參數定位技術. 它透過將即時訊號與 RSSI 指紋資料庫進行比對來進行定位. 指紋定位分為兩個階段: 1) 離線階段根據室內 RSSI 資料建立指紋庫. 2) 在線定位階段找到與接收訊號的最佳指紋匹配, 使用其位置作為目標的位置估計. 其優點是精度高、參考點少, 但缺點是指紋資料庫創建繁瑣，難以適應環境變化.
RSSI 測量與藍牙通信
在上一節, 我們討論了測量藍牙 RSSI 值的各種方法和演算法. 在實踐中, 塑造最佳環境很難, 因此藍牙訊號強度會隨著通訊距離的增加而衰減. RSSI 訊號範圍為 0 ~ 100, 和 0 是理想的情況, 實踐中不存在. 當RSSI值接近 -50, 藍牙連線訊號良好.
– 高於-50dBm: 訊號極強，適合近場通信
– -50dBm 至 -80dBm: 正常短距離使用的理想訊號強度
– 低於-80dBm: 訊號非常弱，有丟包和間歇性斷開連線的風險
在 低功耗藍牙, RSSI是必須上報的參數之一. 週期性廣告頻道的 RSSI 對於定位非常重要，因為行動裝置在沒有連線的情況下掃描它們. 對於 BLE 設備, 由於它們的功率較低, 在相同距離下，它們的 RSSI 值將低於經典藍牙. 為了實現低功耗通信, BLE RSSI 的一般值保持在 -50 〜-80dBm.
如何 C哎呀，藍牙 RSSI 已打開 秒智慧型手機
由於藍牙技術的普及, 我們在日常生活中經常使用智慧型手機藍牙進行室內導航. 現在幾乎所有的智慧型手機都提供了查看所連接裝置的藍牙RSSI值的功能. 這裡我們以Android系統為例, 步驟如下:
- 打開 “設置” 並前往 “連接裝置” 或者 “連線首選項”.
- 啟用藍牙.
- 手機將掃描並顯示附近可連接的藍牙設備.
- 在設備清單中, RSSI 值介於 -100 和 0 為每個設備顯示, 代表手機和該設備之間的訊號強度.
如果您想查看並監控全面的藍牙RSSI值記錄, 我們可以使用BLE Scanner和BLE Tool等專業工具. 透過觀察設備的RSSI值變化, 我們可以非常直覺的了解手機與各個裝置之間的大概距離與訊號強度. 如果我們行動手機, RSSI值也會改變. 有趣的是, 相同距離的裝置之間的 RSSI 讀數可能不同.
藍牙RSSI的應用 r真實世界 秒場景
儘管需要克服一些挑戰, 基於RSSI的藍牙定位技術仍有廣泛的應用前景. 與任何進步一樣，藍牙 RSSI 定位有望在更多領域實現. 現在, 一些典型的應用場景包括但不限於:
室內定位導航
商場等大型室內場所, 展廳, 博物館, 等等。, 藍牙RSSI定位可為客戶提供導航路線和位置資訊服務. 除了, 可以引導大型展覽參觀者參觀的順序, 避免擁擠問題.
資產和人員管理
在工廠, 公園, 和醫院, 我們可以安裝 藍牙信標和標籤 關於重要資產和人員. 結合藍牙RSSI定位系統, 我們可以實現即時監控和管理.
智慧零售與商業分析
零售業, 使用藍牙 RSSI 定位可以為零售商帶來新的商業價值. 透過追蹤顧客的移動軌跡和停留時間, 零售商可以分析顧客的購物行為. 最後, 有效幫助商家識別熱門產品和高流量區域, 制定晉升計畫並安排員工安置.
智慧家庭和室內定位
透過在家庭中部署少量藍牙信標, 房主可以實現人員和寵物的室內位置跟踪, 例如了解老人或小孩的目前位置，防止他們發生意外. 此外, 房主可以自動調整燈光等家電, 溫度控制, 等等。, 根據使用者的位置, 實現真正的智慧家庭體驗.
藍牙RSSI與比較 藍牙 迎角
除了基於RSSI的定位, 最近在藍牙定位中出現了另一種定位技術, 作為。 藍牙迎角. 它透過三角測量測量無線電訊號到達天線陣列的角度來確定行動裝置的位置. 潛在迎角定位理論上可以達到一公尺甚至更高, 大大超越傳統RSSI技術的定位精準度.
所以, RSSI定位的主要好處是沒有複雜的基礎設施以及相當低的成本. 然而, 我可以注意到, 主要缺點是對條件的敏感度差. 以其高精度而聞名, 與 RSSI 定位相比，AoA 定位更準確. 當然, 它還具有基礎設施成本高缺點.
而且, 我們可以一起應用這兩種技術. 例如, 透過RSSI估計出目標所在的具體區域後, 我們可以採用AoA方法在一定區域內進行精確定位. 很快, 我們能夠整合許多討論過的技術，例如 RSSI, 迎角, 等等。, 與 UWB 等其他技術一起，充分利用每種技術的優點，開發出更準確且可靠的定位解決方案.
藍牙RSSI定位的未來發展
藍牙 5.2 版本, 發佈於 2020, 定位能力顯著增強, 包括對 AoA/AoD 定位和 RSSI 校準的支持. 同時, 這些改進將進一步增強藍牙定位的準確性和可靠性. 毫無疑問，未來版本的藍牙將繼續加強定位能力.
使用單一無線技術進行定位有其局限性. 所以, 融合多種技術優勢是未來趨勢. 例如將藍牙 RSSI 與 WiFi 指紋定位結合，或與 UWB 等更精確的技術結合使用 (超寬帶).
如果您想考慮採用任何藍牙 RSSI 定位解決方案, 只需與我們的藍牙專家交談即可!
