[BLE 실내 측위 프로젝트] 5. BLE Beacon의 RSSI 값에서 거리를 계산하는 방법 (feat.log distance path los

📈 1. Log distance path loss model

RSSI는 수신 신호 강도 표시기를 나타낸다. 스마트폰과 같은 수신 장치에서 볼 수 있는 비콘의 신호 강도이다. 신호 강도는 거리와 전송 세기에 따라 다르다. 

RSSI를 이용하여 거리를 구하는 식은 아래와 같다.

• d : distance(거리)
• n : 보정 상수 (2~4: 보통 2를 사용)
• α : 1m에서 측정된 RSSI
• RSSI : 측정된 현재 RSSI

🔗 2. Code

import "dart:math";

void main() {
  int n = 2;        // constant N
  int alpha = -63;  // rssi at 1m
  int rssi = -80;   // measured rssi
  num m = pow(10.0,((alpha-rssi)/(10*n)));
  print(m);
}

// result
// 3.548133892335755 [m]

📊 3. 한계

흡수, 간섭 또는 회절과 같은 전파에 영향을 미치는 외부 요인으로 인해 RSSI는 변동하는 경향이 있다. 장치가 비콘에서 멀어질수록 RSSI가 더 불안정해진다.

위 그래프는 예전에 실험으로 측정한 비콘과 스마트폰 사이의 거리 별 RSSI를 boxplot으로 표시한 것이다.

4.5m부터 7m 구간의 boxplot을 보게 되면 정확한 거리를 계산할 수 없을 뿐더러, 무선 신호는 non-line of sight, 흡수, 간섭 등의 외부 요인에 굉장에 취약하다. 

이를 해결하기 위해서는 여러 방법이 있다.

1. 비콘을 최대한 촘촘히 설치한다. (다다익선) ➡️ 비용 문제
2. 핑거 프린팅 ➡️ 사전 준비 필요
3. 필터 사용 (이동 평균 필터, 칼만 필터 등)
4. 맵 매칭 ➡️ 사전 준비 필요
5. 인공지능 ➡️ 사전 데이터 필요