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藉RSSI值精確計算距離  BLE測距演算法簡化IoT定位

文‧黃吉村/黃士桐/溫穗安/陳峻志/佟興无 發布日期:2017/08/21

基於低功耗、低成本且易於佈建等優勢,低功耗藍牙(BLE)可說是目前物連網(IoT)裝置與室內定位的首選通訊標準,其餘現有科技相形之下均有其缺陷存在:紅外線(IR)必須是直線指向且距離短、無線射頻辨識技術(RFID)成本高昂、Wi-Fi較BLE耗電,而GPS、GSM訊號等則難以在室內精準定位。

談及室內定位,則必須討論到距離偵測。在室內應用情境下,由於採用多個BLE信標(Beacon)進行定位,因此對單一Beacon測距精準度要求並不高;若要提升測距精準度進行提昇,可採用Kalman Filter相關技術,計算上就相對複雜許多。有鑑於此,本文將探討均化(RSSI Ensemble Mean Smoothing)演算法與分段接收信號強度指示(RSSI)轉換距離演算法等方式,期望藉此降低定位的計算複雜度,並提昇測距精準度。

本文採用自製BLE開發平台BLEIoT實現藍牙測距演算法。此平台是以「MDBT40 nano(BT4.1 Module)藍牙系統模組」方案作設計參考,核心為內含支援BLE之嵌入式2.4GHz收發器的nRF51822系統單晶片(SoC),其主要組成單元包括一個位於AHB匯流排之ARM Cortex-M0 32位元處理器、16Kb隨機存取記憶體(RAM)與256Kb非揮發性記憶體(NVM);此系統運行於2,402MHz~2,480MHz頻譜,分為40個頻道,並透過GAP(Generic Access Profile)、GATT(Generic Attributes)設定每隔50ms發送一次封包,達成Beacon功能。

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