بازگشت به وبلاگ
فناوری•10 دقیقه•2025-04-05

آر اس اس آی (RSSI)

توسط تیم ره‌نما

بررسی جامع شاخص قدرت سیگنال دریافتی (RSSI) در ردیابی داخلی: مزایا، معایب، الگوریتم‌های موقعیت‌یابی و مقایسه با زاویه ورود سیگنال (AoA).

مقدمه

اگر به دنبال ردیابی دارایی‌ها، موجودی کالا یا کارکنان در محیط‌های داخلی هستید، ناوگان چندین روش را برای انجام این کار به‌صورت دقیق و کارآمد ارائه می‌دهد. در حوزه پویای موقعیت‌یابی داخلی و ردیابی، روش مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی بلوتوث (شاخص قدرت سیگنال دریافتی) یکی از پرکاربردترین فناوری‌ها به شمار می‌رود و امکان درک بهتر رفتار قدرت سیگنال در محیط‌های محدود را فراهم می‌کند. با وجود رواج گسترده این روش، فناوری مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی با محدودیت‌های متعددی همراه است که در این مقاله به‌تفصیل مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

ما در وبلاگ ناوگان به بررسی سایر روش‌های موقعیت‌یابی نیز پرداخته‌ایم که از جمله آن‌ها می‌توان به الگوریتم‌های مبتنی بر ناحیه و فیلتر ذره‌ای اشاره کرد. اگر در حال مقایسه رویکردهای مختلف هستید، مقالات «الگوریتم موقعیت‌یابی مبتنی بر ناحیه»، «همه‌چیز درباره فیلتر ذره‌ای» و بسیاری مطالب دیگر نیز ارزش مطالعه دارند.

اکنون به بررسی نحوه عملکرد روش مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی می‌پردازیم و مشخص می‌کنیم که این روش چه قابلیت‌هایی را برای سامانه موقعیت‌یابی داخلی شما فراهم می‌کند و چه محدودیت‌هایی دارد. در ادامه، ویژگی‌های کلیدی، نقاط قوت و محدودیت‌های این روش را به‌صورت گام‌به‌گام تشریح می‌کنیم تا بتوانید ارزیابی کنید که آیا این رویکرد برای محیط مورد نظر شما گزینه مناسبی هست یا خیر.

آر‌اِس‌اِس‌آی چیست و چگونه در ردیابی داخلی عمل می‌کند؟

قبل از آنکه وارد قابلیت‌ها و محدودیت‌های آر‌اِس‌اِس‌آی شویم، بیایید سریع بررسی کنیم که این شاخص چیست و چگونه برای ردیابی دارایی‌ها و افراد در محیط‌های داخلی استفاده می‌شود. شاخص قدرت سیگنال دریافتی یک معیار بنیادی است که به‌عنوان اندازه‌گیری کمی از قدرت سیگنال رادیویی دریافت‌شده عمل می‌کند. این شاخص امکان محاسبه فاصله بین فرستنده سیگنال‌های رادیویی و گیرنده را بر اساس قدرت سیگنال دریافتی فراهم می‌کند. معمولاً این مقدار بر حسب دسی‌بل (dB) بیان می‌شود و نقش مهمی در ارزیابی کیفیت، قابلیت اطمینان و عملکرد کلی ارتباطات بی‌سیم ایفا می‌کند.

در حوزه موقعیت‌یابی داخلی، آر‌اِس‌اِس‌آی همچنین به‌طور فعال برای ارزیابی موقعیت و حتی حرکت اشیاء مختلف در یک مجموعه استفاده می‌شود، جایی که سیگنال‌های جی‌پی‌اس به‌درستی عمل نمی‌کنند. منطق کار ساده است: مقدار بالاتر آر‌اِس‌اِس‌آی نشان‌دهنده سیگنال قوی‌تر و پایدارتر است، که شرایط ارتباطی بهینه را نشان می‌دهد و در نتیجه امکان ردیابی موقعیت یک شیء بر اساس این شاخص فراهم می‌شود. برعکس، مقدار پایین‌تر آر‌اِس‌اِس‌آی نشان‌دهنده سیگنال ضعیف‌تر است که می‌تواند به مشکلاتی مانند قطع شدن سیگنال یا کاهش سرعت انتقال داده منجر شود.

تصویر زیر‌[شکل ۱] نشان می‌دهد که روش آر‌اِس‌اِس‌آی در عمل چگونه کار می‌کند و با استفاده از قدرت سیگنال چندین انکر، موقعیت یک دستگاه همراه در یک فضای داخلی تخمین زده می‌شود.

شکل ۱: منطق روش آر‌اِس‌اِس‌آی
شکل ۱: منطق روش آر‌اِس‌اِس‌آی

سیگنال‌های رادیویی که از آر‌اِس‌اِس‌آی به‌عنوان یکی از معیارهای اندازه‌گیری استفاده می‌کنند، شامل پروتکل بلوتوث کم‌مصرف (BLE) و استاندارد وای‌فای IEEE 802.11 هستند. در حوزه BLE، آر‌اِس‌اِس‌آی برای برآورد نسبی قدرت سیگنال و همچنین تخمین فاصله به‌کار می‌رود. آر‌اِس‌اِس‌آی می‌تواند به‌عنوان معیاری برای کیفیت سیگنال نیز استفاده شود؛ به‌عنوان مثال، دستگاه‌ها می‌توانند نرخ توان مصرفی را بهینه کنند یا قدرت ارسال سیگنال را بسته به یک آستانه آر‌اِس‌اِس‌آی تغییر دهند. همچنین، مقادیر آر‌اِس‌اِس‌آی در فرآیند اتصال بین دستگاه‌های BLE استفاده می‌شوند و این امکان را می‌دهند که اتصال در فرآیند جفت‌سازی برآورد شود.

در پروتکل وای‌فای، آر‌اِس‌اِس‌آی برای اهدافی مشابه BLE استفاده می‌شود، اما همچنین می‌تواند برای نگاشت قدرت سیگنال به‌منظور بهینه‌سازی پوشش شبکه وای‌فای به‌کار رود. بنابراین، از آن می‌توان برای تشخیص مشکلات شبکه و تحلیل عملکرد وای‌فای نیز استفاده کرد.

از آنجا که آر‌اِس‌اِس‌آی نشان‌دهنده نمایش خطی قدرت سیگنال دریافتی بر حسب dBm (دسی‌بل بر میلی‌وات) است، مقادیر آن منفی هستند و هرچه به صفر نزدیک‌تر باشد، کیفیت سیگنال بهتر است.

مقادیر میانگین آر‌اِس‌اِس‌آی بین ۸۰- تا۳۰ - dBm متغیر است، که مقدار۳۰ - dBm معمولاً نزدیک‌ترین موقعیت ممکن به فرستنده سیگنال را نشان می‌دهد.

شکل ۲: قدرت سیگنال آر‌اِس‌اِس‌آی (بر حسب دسی‌بل)
شکل ۲: قدرت سیگنال آر‌اِس‌اِس‌آی (بر حسب دسی‌بل)

مقدار آر‌اِس‌اِس‌آی معمولاً با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود:
RSSI (in dBm) = Received Signal Power - Noise Floor + Calibration Factor
(بر حسب dBm) سیگنال دریافتی نویز زمینه کالیبراسیونآر‌اِس‌اِس‌آی (بر حسب dBm)=قدرت سیگنال دریافتی−سطح نویز زمینه+ضریب کالیبراسیون
که در آن:

  • قدرت سیگنال دریافتی: توان سیگنال دریافت‌شده
  • سطح نویز زمینه: میزان نویز پس‌زمینه
  • ضریب کالیبراسیون: اصلاحات مرتبط با سخت‌افزار خاص

در برخی موارد، سخت‌افزار یا نرم‌افزار ممکن است قدرت سیگنال دریافتی را بر اساس یک مقیاس یا تابع نگاشت از پیش تعیین‌شده به مقدار آر‌اِس‌اِس‌آی تبدیل کند. این نگاشت می‌تواند وابسته به تولیدکننده باشد و ممکن است مستقیماً با قدرت واقعی سیگنال دریافتی هم‌خوانی نداشته باشد.

چگونه آر‌اِس‌اِس‌آی بلوتوث به ردیابی افراد و دارایی‌ها در محیط‌های داخلی کمک می‌کند

راهکارهای موقعیت‌یابی و ردیابی داخلی در حوزه‌های مختلف، از خرده‌فروشی و مراقبت‌های بهداشتی تا لجستیک و خانه‌های هوشمند، اهمیت فزاینده‌ای یافته‌اند. در این زمینه، شاخص قدرت سیگنال دریافتی (آر‌اِس‌اِس‌آی) به‌عنوان معیاری برای تخمین موقعیت دستگاه‌های BLE در فضاهای داخلی محدود به‌کار می‌رود. محبوبیت روش مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی ناشی از سادگی آن است و این امکان را فراهم می‌کند که تقریباً روی هر دستگاهی که از فناوری‌های مختلف ارتباط بی‌سیم استفاده می‌کند، اعمال شود. محاسبه فاصله از طریق اختلاف زمان رسیدن بسته‌ها به گیرنده‌های مختلف انجام می‌شود و شامل اندازه‌گیری قدرت سیگنال بسته‌های دریافتی است. این روش به‌طور مکرر برای تعیین فاصله بین فرستنده و گیرنده استفاده می‌شود و کاهش قابل مشاهده قدرت سیگنال در حین انتشار از فرستنده را مورد بهره‌برداری قرار می‌دهد.

چه در حال مدیریت یک انبار بزرگ باشید یا یک فروشگاه کوچک، راه‌اندازی ردیابی مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی بلوتوث ساده است. برای شروع ردیابی مؤثر دارایی‌ها، به سه مؤلفه کلیدی نیاز خواهید داشت:

  • دستگاه‌هایی مانند تگ‌ها یا گوشی‌های هوشمند که قادر به ارسال سیگنال باشند.
  • گیرنده‌ها یا درگاه‌های ارتباطی اختصاصی که برای دریافت سیگنال‌ها از تگ‌ها یا گوشی‌ها طراحی شده‌اند.
  • نرم‌افزارهای تخصصی RTLS، مانند پلتفرم ردیابی ناوگان، که قادر به پردازش تمام داده‌های جمع‌آوری‌شده و ارائه آن‌ها در قالبی قابل فهم باشد.

چگونه آر‌اِس‌اِس‌آی بلوتوث الگوریتم‌های موقعیت‌یابی داخلی را پشتیبانی می‌کند

چندین الگوریتم موقعیت‌یابی وجود دارند که از روش مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی برای محاسبه فاصله بین فرستنده و گیرنده سیگنال رادیویی استفاده می‌کنند. یک مدل ریاضی پایه که برای محاسبات به‌کار می‌رود، مدل افت مسیر لگاریتمی است. معادله تابع افت[شکل ۳] به صورت زیر است:
2B Log(d) – A = P(d)
که در آن:

  • P — قدرت سیگنال دریافتی
  • d — فاصله بین فرستنده و گیرنده سیگنال
  • A, B — پارامترهای مدل که برای هر فرستنده به‌صورت جداگانه تعیین می‌شوند

به‌صورت پیش‌فرض، A = -۸۲.۰ و B = ۳.۰ هستند. این مقادیر ویژگی‌های فرستنده‌ها را نشان می‌دهند و نحوه انتشار سیگنال را مشخص می‌کنند. با استفاده از معادله فوق، می‌توان فاصله را استخراج کرد و نتیجه مورد نظر را محاسبه نمود.
روش‌هایی برای تنظیم ضرایب به مقادیر واقعی به‌جای مقادیر پیش‌فرض وجود دارد. الگوریتم با تحلیل گزارش‌های ثبت‌شده در محیط که شامل مجموعه‌ای از فرستنده‌های نصب‌شده است، بهترین مقادیر A و B را پیدا می‌کند تا کیفیت موقعیت‌یابی بهینه شود.

فاصله اندازه‌گیری‌شده در محاسبه وزن ذره‌ها در فیلتر ذره‌ای به‌کار می‌رود. همان‌طور که در مقاله مربوط به PF توضیح داده شده است، ذره‌ها نشان‌دهنده حالات یک شیء در موقعیت‌یابی هستند که شامل مختصات و سرعت می‌شوند. به هر ذره وزنی اختصاص داده می‌شود که به‌عنوان احتمال آماری حضور شیء در یک حالت مشخص برای قدرت سیگنال داده‌شده عمل می‌کند.
فرمول زیر کمک می‌کند تا احتمال قرارگیری یک شیء در موقعیت مشخص بر اساس اختلاف بین قدرت سیگنال دریافتی و قدرت سیگنال مدل‌شده تعیین شود:

شکل ۳: فرمول مدل افت مسیر لگاریتمی (Log-Distance Path Loss)
شکل ۳: فرمول مدل افت مسیر لگاریتمی (Log-Distance Path Loss)
که در آن:
  • P — احتمال
  • s_j — قدرت سیگنال دریافت‌شده از فرستنده j
  • ŝ_j — قدرت سیگنال محاسبه‌شده بر اساس مدل انتشار سیگنال

در نهایت، موقعیت به‌صورت میانگین وزنی موقعیت ذره‌ها محاسبه می‌شود. فرمول زیر[شکل ۴] نشان می‌دهد که این تجمیع در عمل چگونه انجام می‌شود:

شکل ۴: فرمول احتمال حضور شیء بر اساس تفاوت قدرت سیگنال دریافت‌شده و مدل‌شده
شکل ۴: فرمول احتمال حضور شیء بر اساس تفاوت قدرت سیگنال دریافت‌شده و مدل‌شده
که در آن:
  • N — تعداد ذره‌های نمونه‌گیری‌شده
  • x_i — موقعیت ذره iام

در جمع‌بندی، مدل افت مسیر لگاریتمی به تخمین قدرت سیگنال در فواصل مختلف کمک می‌کند و در خدمات مبتنی بر موقعیت که نیاز به تخمین فاصله از روی مقادیر آر‌اِس‌اِس‌آی دارند، نقش مهمی ایفا می‌کند.

آنچه آر‌اِس‌اِس‌آی بلوتوث می‌تواند و نمی‌تواند در موقعیت‌یابی داخلی انجام دهد

راهکارهای موقعیت‌یابی و ردیابی داخلی مبتنی بر شاخص قدرت سیگنال دریافتی (آر‌اِس‌اِس‌آی) به شما کمک می‌کنند تا حرکت و چیدمان در فضاهای داخلی را بهتر درک کنید، چه در حال مدیریت یک فروشگاه باشید و چه یک مرکز لجستیک. در ابتدا، روش مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی دقتی ارائه می‌دهد که معمولاً «سطح ناحیه‌ای» نامیده می‌شود و در محیط‌های داخلی یا محدود کاربرد دارد. این بدان معناست که امکان ردیابی اشیاء روی نقشه با دقت چند متری وجود دارد. چنین سطح دقتی برای سناریوهایی مناسب است که نیاز به دقت زیر یک متر ندارند، مانند کاربردهای ژئومارکتینگ در فروشگاه‌ها و مراکز خرید، ردیابی تجهیزات و نظارت بر کارکنان در مراکز لجستیک و غیره. با این حال، در مواردی که موقعیت دقیق دارایی‌ها حیاتی است، دقت «سطح ناحیه‌ای» ارائه‌شده توسط روش آر‌اِس‌اِس‌آی ممکن است کافی نباشد.

پس ویژگی‌های کلیدی روش آر‌اِس‌اِس‌آی چیست و چرا با وجود محدودیت‌های مختلف در دقت و سناریوهای استفاده، همچنان محبوب است؟

یکی از مزایای کلیدی روش مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی، اقتصادی بودن آن است. این روش معمولاً به حداقل سخت‌افزار اضافی نیاز دارد، زیرا از دستگاه‌های موجود با قابلیت‌های ارتباط بی‌سیم، مانند گوشی‌های هوشمند، تگ‌ها یا نقاط دسترسی استفاده می‌کند. این ویژگی آر‌اِس‌اِس‌آی را به راهکاری در دسترس در صنایع مختلف، از خرده‌فروشی تا لجستیک، تبدیل می‌کند.

یکی دیگر از نقاط قوت مهم، انعطاف‌پذیری است. آر‌اِس‌اِس‌آی محدود به یک پروتکل بی‌سیم خاص نیست و با فناوری‌هایی مانند وای‌فای، بلوتوث و RFID کار می‌کند، که امکان یکپارچه‌سازی انعطاف‌پذیر در محیط‌های مختلف را فراهم می‌کند.

با این حال، مقادیر آر‌اِس‌اِس‌آی می‌توانند تحت تأثیر تغییرات دستگاه‌ها (مانند سطوح توان، پیکربندی آنتن) و عوامل محیطی مانند دیوارها، مبلمان یا تداخل سیگنال قرار گیرند. این نوسانات می‌توانند دقت موقعیت‌یابی را کاهش دهند. برای حفظ عملکرد قابل اعتماد، سیستم‌های آر‌اِس‌اِس‌آی معمولاً نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای دارند، به‌ویژه در فضاهای داخلی پویا یا شلوغ.

بنابراین، با وجود اقتصادی بودن و انعطاف‌پذیری نسبی، این روش دارای محدودیت‌های متعددی نیز هست که هنگام انتخاب فناوری برای پیاده‌سازی راهکارهای موقعیت‌یابی داخلی یا RTLS باید مدنظر قرار گیرند.

شکل ۵: کاوش ابعاد موقعیت‌یابی داخلی مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی
شکل ۵: کاوش ابعاد موقعیت‌یابی داخلی مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی

محدودیت‌های آر‌اِس‌اِس‌آی در RTLS و ناوبری داخلی

  • تداخل سیگنال: اندازه‌گیری‌های مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی می‌توانند تحت تأثیر منابع مختلف تداخل قرار گیرند، مانند دیوارها، مبلمان و سایر موانع. حتی اگر شیء ردیابی‌شده ثابت باشد، قدرت سیگنال ممکن است نوسان داشته باشد. دیوارها، مبلمان، اجسام فلزی و سایر موانع فیزیکی در محیط داخلی می‌توانند سیگنال‌های فرکانس رادیویی را جذب یا بازتاب دهند. زمانی که سیگنال‌ها با چنین موانعی برخورد می‌کنند، ممکن است تضعیف یا بازتاب رخ دهد. سیگنال‌ها می‌توانند مسیرهای مختلفی را برای رسیدن به گیرنده طی کنند که منجر به تغییر در قدرت سیگنال می‌شود. این پدیده به‌ویژه برای ردیابی مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی مشکل‌ساز است، زیرا قدرت سیگنال دریافتی ممکن است قوی‌تر یا ضعیف‌تر از انتظار باشد به دلیل ترکیب مسیرهای مختلف سیگنال. علاوه بر این، محیط داخلی می‌تواند پویا باشد، به این معنا که افراد می‌توانند اشیاء را در فضای محدود جابه‌جا کنند. در این شرایط، هنگام جانمایی زیرساخت سخت‌افزاری در یک مجموعه، باید دقت زیادی به خرج دهید تا عملکرد بهینه راهکار ردیابی داخلی حاصل شود.
  • سطح دقت موقعیت‌یابی: روش مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی بلوتوث معمولاً دقت سطح ناحیه‌ای در موقعیت‌یابی و ردیابی داخلی ارائه می‌دهد. ردیابی سطح ناحیه‌ای معمولاً محدود به تشخیص این است که یک شیء در کدام ناحیه از پیش تعریف‌شده قرار دارد. تعریف مرزهای دقیق برای نواحی می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. در این حالت، ممکن است با مشکلاتی در مناطق مرزی ناحیه‌ها مواجه شوید، جایی که ابهام وجود دارد که آیا یک شیء در یک ناحیه است یا ناحیه دیگر.
  • مشکلات مرتبط با استفاده از سخت‌افزار: ردیابی مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی در فضاها یا مجموعه‌های بزرگ ممکن است نیاز به استقرار متراکم سخت‌افزار (نقاط دسترسی یا درگاه‌ها) داشته باشد تا پوشش و عملکرد کافی فراهم شود. بنابراین، در فضاهای بزرگ یا پیچیده، استقرار کم‌تراکم نقاط دسترسی می‌تواند منجر به ایجاد شکاف در پوشش شود و مناطقی ایجاد کند که سیستم ردیابی قادر به تعیین موقعیت اشیاء به‌طور مؤثر نباشد.
  • وضوح محدود در محور عمودی (Z): ردیابی سطح ناحیه‌ای معمولاً برای ردیابی افقی (محورهای X و Y) مناسب‌تر است تا ردیابی عمودی (محور Z). تعیین ارتفاع دقیق یا سطح طبقه یک شیء در داخل یک ناحیه می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. سیستم‌های ردیابی سطح ناحیه‌ای ممکن است دقت لازم برای تعیین دقیق ارتفاع یا طبقه یک شیء را نداشته باشند. بعد عمودی پیچیدگی‌های اضافی ایجاد می‌کند، از جمله تضعیف سیگنال به دلیل وجود اشیاء یا سازه‌ها در محیط. ردیابی سطح ناحیه‌ای با کمک سیگنال‌های آر‌اِس‌اِس‌آی ممکن است اطلاعات کافی درباره هدف یا فعالیت مرتبط با حرکت عمودی ارائه ندهد. به‌عنوان مثال، این سیستم ممکن است بین شخصی که از پله‌ها برای ورزش استفاده می‌کند و شخصی که صرفاً در حال جابه‌جایی بین طبقات است، تمایز قائل نشود.
شکل ۶: محدودیت‌های روش آر‌اِس‌اِس‌آی
شکل ۶: محدودیت‌های روش آر‌اِس‌اِس‌آی

آر‌اِس‌اِس‌آی در مقابل اِی‌اُاِی (زاویه ورود سیگنال): تفاوت‌ها و اهمیت آن‌ها

همان‌طور که پیش‌تر اشاره شد، روش مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی همچنان یک رویکرد پرکاربرد و مؤثر برای ایجاد راهکارهای موقعیت‌یاب در صنایع مختلف است. با این حال، این روش دارای محدودیت‌های ذاتی متعددی است، از جمله حساسیت به تداخل سیگنال، محدودیت دقت موقعیت‌یابی، وابستگی به سخت‌افزار و وضوح پایین در محور عمودی (Z)[شکل ۶].

شکل ۷: بی ال ای اِی‌اُاِی (زاویه ورود سیگنال)
شکل ۷: بی ال ای اِی‌اُاِی (زاویه ورود سیگنال)
شکل ۸: آر‌اِس‌اِس‌آی
شکل ۸: آر‌اِس‌اِس‌آی

انیمیشن‌های بالا مقایسه‌ای مستقیم بین راهکارهای ردیابی مبتنی بر BLE اِی‌اُاِی و روش‌های آر‌اِس‌اِس‌آی را نشان می‌دهند. در هر دو سناریو، نقاط شروع و پایان دستگاه یکسان هستند و مسیر واقعی حرکت ثابت می‌ماند. در انیمیشن مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی، پین سبز که مسیر محاسبه‌شده را نشان می‌دهد، بین لوکیتورها (با آیکون L روی نقشه مشخص شده‌اند) حرکت می‌کند و اغلب از مسیر واقعی منحرف می‌شود. در مقابل، انیمیشن ردیابی BLE اِی‌اُاِی نشان می‌دهد که پین مسیر واقعی را به‌طور نزدیک دنبال می‌کند (با آیکون قرمز X مشخص شده است) و انحرافات هرگز از ۱.۵ متر بیشتر نمی‌شوند.

یکی از تفاوت‌های کلیدی بین این روش‌ها، افزونه تون ثابت (CTE) است که در استاندارد بلوتوث کم‌مصرف (BLE)، به‌ویژه در نسخه Bluetooth 5.1 معرفی شده و برای پشتیبانی از زاویه ورود سیگنال (AoA) و زاویه خروج سیگنال (AoD) جهت بهبود تعیین جهت کاربرد دارد.
CTE برای افزایش دقت تعیین جهت در BLE به‌کار می‌رود و با افزایش مدت زمان ارسال موج پیوسته در بسته‌های BLE، امکان تخمین بهتر زاویه را فراهم می‌کند. این ویژگی اجازه می‌دهد دستگاه‌ها با ارسال مداوم یک تون برای مدت زمان طولانی، تفاوت‌های فاز بین نمونه‌های سیگنال دریافتی را اندازه‌گیری کنند. با استفاده از CTE، دستگاه‌ها می‌توانند تخمین زاویه دقیق‌تری انجام دهند و در نتیجه دقت بیشتری در تعیین زاویه ورود سیگنال داشته باشند.

یک آرایه از آنتن‌ها را در نظر بگیرید که با فاصله‌های مشخص از هم قرار گرفته‌اند. تفاوت‌های فاز بین سیگنال‌های دریافت‌شده توسط این آنتن‌ها می‌تواند برای تخمین زاویه ورود سیگنال (AoA) به‌کار رود. فرمولی که برای تخمین AoA استفاده می‌شود ممکن است شامل موارد زیر باشد:

شکل ۹: فرمول محاسبه موقعیت به‌عنوان میانگین وزنی موقعیت ذره‌ها
شکل ۹: فرمول محاسبه موقعیت به‌عنوان میانگین وزنی موقعیت ذره‌ها
که در آن:
  • λ — طول موج سیگنال دریافتی
  • d — فاصله بین آنتن‌ها
  • Δϕ — اختلاف فاز بین سیگنال‌های دریافت‌شده

روش‌های پردازش سیگنال، مانند الگوریتم MUSIC (طبقه‌بندی چندگانه سیگنال) یا برآورد بیشینه درست‌نمایی (MLE)، می‌توانند برای تخمین زاویه ورود سیگنال (AoA) به‌کار روند و در ادامه، با استفاده از اطلاعات AoA از چندین گیرنده، موقعیت فرستنده را تعیین کنند.

روش‌های آر‌اِس‌اِس‌آی و اِی‌اُاِی هر دو امکان تعیین موقعیت با استفاده از بلوتوث® را فراهم می‌کنند، اما بر اصول متفاوتی عمل می‌کنند. روش اِی‌اُاِی بر زاویه ورود سیگنال متکی است، در حالی که آر‌اِس‌اِس‌آی توان سیگنال ارسال‌شده توسط ترنسپوندرهای دارایی‌های ردیابی‌شده را اندازه‌گیری می‌کند. مشابه موج‌های ضعیف‌شونده‌ای که از پرتاب سنگ در آب ایجاد می‌شوند، عملکرد آر‌اِس‌اِس‌آی نیز کاهش قدرت سیگنال را با افزایش فاصله بازتاب می‌دهد.

شکل ۱۰: روش اِی‌اُاِی
شکل ۱۰: روش اِی‌اُاِی

بیایید به تفاوت‌های کلیدی بین آر‌اِس‌اِس‌آی و اِی‌اُاِی نگاهی بیندازیم:

  • روش آر‌اِس‌اِس‌آی معیاری برای اندازه‌گیری سطح توان سیگنال دریافتی توسط گیرنده از فرستنده است و قدرت سیگنال رادیویی دریافت‌شده را نشان می‌دهد. در مقابل، اِی‌اُاِی روشی است که زاویه‌ای را که سیگنال از آن به گیرنده می‌رسد تعیین می‌کند و جهت سیگنال ورودی را می‌سنجد. ردیابی مبتنی بر آر‌اِس‌اِس‌آی بر قدرت سیگنال دریافتی تکیه دارد؛ به‌طور کلی، مقدار بالاتر آر‌اِس‌اِس‌آی نشان‌دهنده فاصله کمتر بین فرستنده و گیرنده است. در مقابل، روش اِی‌اُاِی بر زاویه ورود سیگنال متکی است و با استفاده از چندین آنتن یا یک آرایه آنتنی، سیستم می‌تواند جهت ورود سیگنال را تعیین کند.
  • سطح دقت موقعیت‌یابی نیز بین این دو روش متفاوت است. آر‌اِس‌اِس‌آی در محیط‌های داخلی می‌تواند به دلیل بازتاب سیگنال، پدیده چندمسیره و تداخل دقت کمتری داشته باشد. در مقابل، روش اِی‌اُاِی از پتانسیل دقت بالاتری برخوردار است، به‌ویژه در محیط‌هایی که موانع وجود دارند، زیرا می‌تواند با تمرکز بر مسیر مستقیم سیگنال اثرات چندمسیره را کاهش دهد. بنابراین، اگر پروژه شما به سطح بالایی از دقت موقعیت‌یابی نیاز دارد، استفاده از اِی‌اُاِی در بلوتوث کم‌مصرف (Bluetooth® Low Energy) می‌تواند گزینه مناسب‌تری باشد؛ هرچند این روش معمولاً هزینه‌برتر است، زیرا به چندین آنتن یا یک آرایه آنتنی نیاز دارد که می‌تواند پیچیدگی و هزینه سخت‌افزار را افزایش دهد.
  • هر یک از این روش‌ها از استانداردهای متفاوتی استفاده می‌کنند. برای مثال، پروتکل اِی‌اُاِی در بلوتوث® از استاندارد Bluetooth 5.1 بهره می‌برد، در حالی که روش آر‌اِس‌اِس‌آی در بلوتوث® به حداقل Bluetooth 4.0 یا نسخه‌های بالاتر نیاز دارد.

در جمع‌بندی، در حالی که آر‌اِس‌اِس‌آی روشی ساده‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است، اِی‌اُاِی می‌تواند اطلاعات موقعیت‌یابی دقیق‌تر و قابل‌اعتمادتری ارائه دهد، به‌ویژه در محیط‌های داخلی چالش‌برانگیز. انتخاب بین این دو روش به عواملی مانند سطح دقت مورد نیاز، شرایط محیطی و ملاحظات هزینه‌ای بستگی دارد. در برخی سامانه‌ها حتی از ترکیب آر‌اِس‌اِس‌آی و اِی‌اُاِی استفاده می‌شود تا از مزایای هر دو روش بهره‌برداری شود.

آماده‌اید دنیای موقعیت‌یابی داخلی را بیشتر کشف کنید؟ سؤال دارید یا به اطلاعات بیشتری نیاز دارید؟ یک تماس آنلاین اختصاصی با کارشناسان ما برنامه‌ریزی کنید.