2.1 Experiment 1: BLE IPS

Set-Up BLE Bluetooth

Hierbij maak je van elke sensor eigenlijk een BLUETOOTH BEACON. Een TLM beacon gaat bijvoorbeeld systematisch zijn voltage, temperatuur, PDU Count en Power-on via bluetooth doorsturen (Figuur 3 en 4). Deze gegevens kunnen via een Bluetooth scanner (“Beacon Simulator” in de android app store) opgepikt worden (Figuur 1).

Afstand berekening

De signaalsterkte (RSSI) kan gerelateerd worden aan de afstand tussen de scanner en het beacon .
De RSSI heeft een log relatie met de afstand tussen beacon en scanner.
RSSĪ =A−10nlog(d).
Waarbij A de RSSI is op 1 m afstand.
Als experiment werden 2 ESP32 geprogrammeerd (code in bijlage), één als beacon en 1 als scanner. Daarna werd de afstand tussen de 2 toestellen stapsgewijs verhoogd (Tabel 1 en Figuur 2).
Het Beacon werd ook in een andere ruimte geplaatst op 10m afstand, maar de scanner kon deze dan niet meer detecteren. Bij testen op 1m afstand kon het beacon wel gedetecteerd worden door de houten deur, maar niet door de muur.

Data transfer

De TLM (broadcasting) info kan gedetecteerd worden door de scanners (one to many), Bluetooth connectie en data transfer is veelal gelimiteerd tot 2 toestellen (one to one) relatie.
Dus elk beacon kan zijn RSSI bepalen ten opzichte van alle andere beacons in het grid, maar het is moeilijker om deze info uit de beacons halen om er effectief een 3D grid mee op te stellen. Van zodra er een 3D grid is, kan de positie van een additioneel bluetooth toestel wel eenvoudig bepaald worden.

Figuren en tabellen

Figuur 1 Voorbeeld van een ESP32 Bluetooth Beacon met DS18B20 Sensor (sensor in een diepvries). Bij scanning van Bluetooth signalen met de GSM worden de TLM gegevens (hier de temperatuur in de vriezer) samen met de afstand tot de sensor (RSSI) weergegeven.

Tabel 1 Gemiddelde RSSI bij aanpassen van de afstand tussen 2 ESP32

afstand (m)	RSSI
0,02	-35
0,02	-18,5
0,02	-28
0,02	-21,5
0,36	-59
0,45	-61,3333
0,45	-34
0,45	-52,8333
0,45	-59,8333
1,33	-69,75
1,5	-74,5
7	-86,25
11,5	-88

Figuur 2 Log relatie tussen de RSSI (y) en de afstand (x)

Figuur 3 Eddystone data formaten voor Bluetooth beacons.

Figuur 4 Eddystone formaat van het TLM Beacon

Code

BLE BEACON Code

https://github.com/pcbreflux/espressif/blob/master/esp32/arduino/sketchbook/ESP32_Eddystone_TLM_deepsleep/ESP32_Eddystone_TLM_deepsleep.ino

BLE Scanner Code

https://github.com/nkolban/esp32-snippets/blob/master/cpp_utils/tests/BLE%20Tests/SampleScan.cpp