Localizzazione tramite Bluetooth Low Energy (BLE): cos'è e come funziona?

Introdotto per la prima volta nel 2010, il Bluetooth Low Energy (BLE)  sta guadagnando sempre più importanza, trasformando il futuro della comunicazione e della connettività. Al giorno d’oggi, lo conosciamo tutti per la capacità di collegare in modalità wireless dispositivi di uso quotidiano, come le nostre cuffie auricolari. Tuttavia, è ampiamente utilizzato anche come tecnologia di localizzazione con una precisione variabile che, a seconda della tecnica utilizzata, può scendere al di sotto del metro. La localizzazione tramite BLE, insieme al software di ThinkIN, permette di tracciare la posizione di oggetti e persone, e creare un gemello digitale di ambienti, con importanti ricadute in termini di efficientamento e monitoraggio dei processi.  

Nel seguente articolo potrai imparare cos’è esattamente il BLE, come può essere utilizzato per la localizzazione di oggetti  e persone e, ancora più importante, perché dovresti essere interessato ad integrare questa tecnologia nel tuo business.

Il BLE è una versione intelligente della tecnologia Bluetooth, creata per funzionare a livelli energetici estremamente bassi. Dapprima conosciuto come supporto alla comunicazione tra reti di dispositivi, è ora frequentemente utilizzato come una tecnologia di posizionamento dei dispositivi, in linea con il trend di mercato di una  crescente necessità di servizi geolocalizzati indoor in diverse industrie. 

Il Bluetooth Low Energy è caratterizzato da alcuni fattori che lo rendono una tecnologia unica da essere implementata nella tua struttura. Il BLE è stato progettato per minimizzare il consumo di energia, di conseguenza le batterie dei dispositivi BLE hanno una lunga durata, funzionando fino a 2-4 anni. Inoltre, il BLE è una tecnologia molto versatile che può integrarsi a diversi tipi di dispositivi. Infine, è supportato da un segnale molto solido anche in ambienti di lavoro complessi, come impianti industriali o strutture sanitarie. Questo lo rende un perfetto alleato in grado di assicurare una corretta trasmissione dei dati.

I Real Time Locating Systems (RTLS) basati su tecnologia BLE sono sistemi di localizzazione utilizzati per posizionare oggetti che si muovono all’interno di uno spazio fisico e si basano tipicamente sui seguenti dispositivi e componenti:

Tag: i tag sono piccoli dispositivi usati per localizzare risorse o persone all’interno di uno spazio indoor e sono applicati sulle risorse o persone da tracciare. Per questa ragione, possono essere di varie forme in base a ciò che viene localizzato, ad esempio  rettangolari, rotondi oppure nella forma di un braccialetto nel caso debba essere indossato da una persona. I tag emettono un segnale BLE che viene ricevuto dalle antenne.

Antenna: le antenne riceventi sono dispositivi ancorati alle pareti o ai soffitti dello spazio monitorato. Sono installate seguendo un piano di installazione ben preciso che varia a seconda della tecnologia utilizzata e delle prestazioni richieste (es: la precisione di localizzazione dei tag che si vuole ottenere). Le antenne sono alimentate e collegate tramite una rete locale al server dove si trova il software di localizzazione. A seconda della tecnologia e dei dispositivi hardware utilizzati, il collegamento può avvenire tramite rete Ethernet o WiFi. Le antenne ricevono il segnale BLE inviato dai tag, a seconda della tecnologia lo pre-elaborano ed infine lo inviano al software di localizzazione.

Software di localizzazione: Il software di localizzazione riceve il segnale inviato dalle antenne e, con tecniche diverse che variano a seconda della tecnologia utilizzata, stimano la posizione del Tag. Il software di localizzazione può essere installato sia su un server edge nell’ambiente monitorato, sia in cloud. La posizione dei tag calcolata dal software di localizzazione viene quindi inoltrata agli applicativi, come la piattaforma ThinkIN, che la utilizzano per erogare servizi che variano a seconda dell’industria.

Ci sono diverse tecniche di localizzazione tramite BLE, ciascuna caratterizzata da una diversa precisione e da  un diverso supporto infrastrutturale. Tra le più utilizzate citiamo:

Received Signal Strength Indicator (RSSI): con questa tecnica si sfrutta la potenza ricevuta dalle antenne del segnale BLE per determinare la distanza tra il tag, che ha emesso il segnale, e le antenne stesse. A partire dalla posizione delle antenne, è possibile calcolare la posizione approssimativa del dispositivo utilizzando algoritmi di trilaterazione. 

Le caratteristiche principali di questa tecnica di localizzazione sono:

• le antenne sono molto semplici da un punto di vista dell’hardware ed è sufficiente che siano in grado di rilevare la potenza del segnale ricevuto;
• servono almeno 3 antenne per poter stimare la posizione del tag. In assenza di 3 antenne, la posizione del tag viene approssimata a quella dell’antenna stessa che ha ricevuto il segnale con la potenza maggiore.
• Maggiore è la densità delle antenne, migliore è la localizzazione. In ogni caso, a causa degli effetti di riflessione del segnale trasmesso dal tag, la precisione nella localizzazione difficilmente può superare i 3 metri.

Angle of Arrival (AoA): con questa tecnica si sfrutta l’angolo di arrivo del segnale trasmesso dai tag sulle antenne riceventi. Riuscendo a rilevare sulle 3 dimensioni l’angolo di provenienza del segnale, questa tecnica permette di identificare con una elevata precisione la posizione del dispositivo che lo ha emesso. 

Le caratteristiche principali di questa tecnologia sono:

• le antenne richiedono un hardware particolare (oltre che il necessario firmware), ovvero un array di antenne che permetta di rilevare non solo la potenza, ma anche la direzione di arrivo del segnale;
• 1 sola antenna è sufficiente per localizzare un tag. Ciascuna antenna è in grado di coprire il cono sottostante e di conseguenza, maggiore è l’altezza di installazione e maggiore è la copertura. Coperture estese si possono raggiungere aggiungendo antenne.
• Sfruttando l’angolo di arrivo del segnale, questa tecnica offre una maggiore robustezza alle riflessioni che si traduce in una localizzazione molto più precisa che può raggiungere il mezzo metro in ambienti anche complessi di utilizzo.

I principali vantaggi della localizzazione tramite tecnologia BLE si possono riassumere:

• un ecosistema di vendor e produttori molto esteso grazie alla popolarità ottenuta dal Bluetooth negli anni (non necessariamente legata alla localizzazione). Questo fa sì che sia presente un numero esteso di dispositivi hardware, soprattutto Tag, diversi per fattori di forma e caratteristiche.
• costo contenuto di Tag e antenne: questo rende questa tecnologia ideale nel caso si debba localizzare un elevato numero di asset.
• flessibilità: le tecnologie di RTLS basate su BLE sono tipicamente molto flessibili in termini di integrazione (ad esempio con altre tecnologie IT presenti), piano di installazione e precisione. Questo permette di adattarsi facilmente ai requisiti di progetti esistenti. 

Sfruttando questi punti di forza, i sistemi di localizzazione che utilizzano il BLE forniscono la posizione di risorse con un'accuratezza che può essere inferiore al metro e possono essere implementati in vari settori industriali, come impianti manifatturieri o strutture sanitarie, nonché in contesti retail. Infatti, grazie alla tecnologia BLE, insieme al giusto software, è possibile creare un gemello digitale del proprio negozio, impianto produttivo o struttura sanitaria: attraverso il tracciamento delle risorse, i servizi di localizzazione forniscono visibilità e controllo in tempo reale sui processi aziendali, ma non solo. Ecco alcuni casi d'uso: 

Industria 

• Asset tracking 
• Anti-collisione tra persone e mezzi in movimento
• Monitoraggio ed ottimizzazione dei processi produttivi
• Controllo degli accessi in zone a rischio
• Gestione degli strumenti di lavoro 
• Gestione dei flussi di magazzino 

Sanità 

• Monitoraggio e controllo dell’attrezzatura medica  
• Gestione automatica dell’inventario 
• Pianificazione delle attività di manutenzione 
• Digitalizzazione e ottimizzazione del flusso di lavoro 
• Monitoraggio della sicurezza dei pazienti 

Retail 

• Mappatura del percorso d’acquisto 
• Integrazione del dato di vendita  con il percorso d’acquisto
• Monitoraggio delle code in tempo reale
• Servizi di marketing in-store