Anwesenheitserkennung klingt einfach. Ein Tag wird angezeigt, also muss sich eine Person oder ein Objekt im Raum befinden. Fertig, oder?

Nicht ganz.

In realen Einsätzen versagt die BLE-Präsenzerkennung aus bekannten Gründen. Teams wählen zu lange Intervalle, takten den Empfänger zu stark, verlassen sich auf einen ungenauen RSSI-Wert und sind dann überrascht, wenn ein Badge aus Raum 12 immer noch in Raum 13 “existiert”. Dieses Muster beobachten wir immer wieder. Die Hardware funktioniert in der Regel. Die Timing- und Interpretationslogik hingegen nicht.

Lansitecs eigene B-Mobile Und B-Fest Die Richtlinien betonen einen wichtigen Punkt, der in vielen Projekten außer Acht gelassen wird: Die BLE-Präsenzerkennung mit einem einzigen Punkt dient der groben Ortung im Raum, nicht der exakten Richtungsbestimmung. In B-Mobile ist die feste Bluetooth-Gateways Mobilfunkempfang Leuchtfeuer. In B-Fixed, fest Leuchtfeuer Der mobile Tracker sendet ein Werbesignal und leitet dann die Beacon-ID und den RSSI-Wert an den Upstream weiter. Das sind ähnliche Konzepte, aber die zeitlichen Anforderungen sind nicht identisch.

Architektur der BLE-Präsenzerkennung erklärt (B-Mobile vs. B-Fixed)

Modell	Was bleibt fest?	Was bewegt sich	Was Präsenz wirklich bedeutet
B-Mobile	Bluetooth-Gateways	Abzeichen, Leuchtfeuer, Etikett, Armband, Inventaranhänger	“Dieses Signalgerät befindet sich innerhalb der effektiven Raum- oder Zonenabdeckung des Gateways.”
B-Fest	Bluetooth-Beacons	Ausweis-Tracker, Helmsensor, Container-Tracker	“Dieser Tracker hat das Raumsignal stark und oft genug empfangen, um zu dieser Zone zu gehören.”

Dieser Unterschied ist wichtig. Lansitec empfiehlt in B-Mobile ein Werbeintervall von 800 ms für sich schnell bewegende Personen und weist darauf hin, dass… Bluetooth-Gateway für den Innenbereich und das Badge-Bluetooth-Gateway behalten Bluetooth-Empfang Immer eingeschaltet. Für Solarenergie Gateways, Der Empfangsmodus kann auch eingeschaltet bleiben, Lansitec empfiehlt jedoch, die Empfangsdauer während längerer Regenperioden zu verkürzen, um Strom zu sparen.

Bei B-Fixed kommt die Einschränkung von der Listener-Seite. Lansitec gibt an, dass die Bluetooth des Trackers Das Empfangsfenster beträgt drei Sekunden, daher sollte das Beacon-Sendeintervall eine Sekunde nicht überschreiten. Empfohlen werden 800 ms, 500 ms oder weniger. Bei einem Intervall von 100 ms kann der Tracker innerhalb des Drei-Sekunden-Fensters mehrere Pakete empfangen, das höchste und das niedrigste RSSI verwerfen und den Durchschnitt der übrigen Pakete berechnen. Dies ist ein sehr praktischer Hinweis. Die Anwesenheitserkennung verbessert sich, wenn BLE als kontinuierlicher Datenstrom und nicht als einzelnes Ping-Signal betrachtet wird.

Häufige Fehler bei der BLE-Anwesenheitserkennung (und wie man sie behebt)

Hier sind die üblichen Fehler.

1. Sie optimieren zuerst den Akku und wundern sich dann, wo die Detektion geblieben ist.
   Bluetooth LE ermöglicht deutlich längere Werbeintervalle. Der formale Bereich der Werbeintervalle in der Bluetooth-Kernspezifikation reicht von 20 ms bis 10.485,759375 s, mit einem pseudozufälligen advDelay von 0 bis 10 ms Jedem Ereignis wird ein zusätzliches Signal hinzugefügt. Diese Flexibilität ist zwar nützlich, ermöglicht es aber auch, ein Beacon so träge zu konfigurieren, dass eine sich bewegende Person zwischen den Datenpaketen durch eine Türöffnung geht. ⁽¹⁾
2. Sie scannen zu wenig.
   Auf der Scannerseite bestimmen Scanintervall und Scanfenster, wie oft und wie lange das Gerät scannt. Silicon Labs definiert das Scanintervall als die Häufigkeit der Scanstarts und das Scanfenster als die Dauer des Scanvorgangs. Das Fenster muss kleiner oder gleich dem Intervall sein; beide Werte werden in … angegeben. 0,625 ms Einheiten. Silicon Labs weist außerdem darauf hin, dass das Umschalten der Kanäle Zeit in Anspruch nimmt und währenddessen keine Pakete empfangen werden. ⁽²⁾
3. Sie gehen davon aus, dass der stärkste RSSI-Wert immer dem richtigen Raum entspricht.
   Das ist der trügerische Irrtum. Das NIST stellte fest, dass der BLE-RSSI-Wert nicht nur mit der Entfernung, sondern auch mit der Größe variiert. Mehrwegeinterferenz, Anderer 2,4-GHz-Verkehr, Ausrichtung und Hindernisse spielen ebenfalls eine Rolle. Mit anderen Worten: RSSI ist ein Indiz, aber nicht die Wahrheit. ⁽³⁾⁽⁴⁾
4. Sie ignorieren Wandleckagen und die Dämpfung durch den menschlichen Körper.
   Lansitec sagt ausdrücklich Gateways oder Tracker Man kann zwar noch Signale aus dem Nebenraum empfangen, diese sind aber in der Regel deutlich schwächer, mit einem RSSI-Unterschied von bis zu 20 dBm. Die BLE-Näherungsforschung des NIST trägt dazu bei, zu erklären, warum sich dieser Unterschied in der Praxis verändert: Unterschiedliche Wandmaterialien dämpfen das Signal sehr unterschiedlich, und selbst eine Person, die den direkten Signalweg blockiert, kann den RSSI-Wert um etwa 11 dB verschieben. ⁽⁴⁾

BLE-Timing-Einstellungen, die die Genauigkeit der Anwesenheitserkennung beeinflussen

Erstaunlich viele Projekte verlieren sich in Grundrissen und Markierungssymbolen, bevor sie überhaupt die richtige Musikquelle finden. Diese Reihenfolge ist völlig falsch.

Praktische Ausgangspunkte für Implementierungen im Lansitec-Stil

Szenario	Besserer Ausgangspunkt	Warum es funktioniert
B-Mobile, Personen, die sich durch Korridore/Türen bewegen	Badge-Beacon alle 800 ms, Gateway-Empfang immer aktiv, wenn die Stromversorgung dies zulässt	Sie erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass während eines kurzen Durchgangs im Hauseingangsbereich mindestens eine nützliche Werbung angezeigt wird.
B-Fixed, Raum-Beaconing zu mobilem Tracker	Empfangsfenster des Trackers: 3 Sekunden, Beacon-Intervall: 800 ms oder 500 ms, niemals langsamer als 1 Sekunde.	Der Tracker benötigt innerhalb jedes Empfangsfensters genügend Beacon-Möglichkeiten.
Batterieempfindlich, aber dennoch raumorientiert	Halten Sie das Intervall moderat und reduzieren Sie es dann. TX-Leistung bevor das Intervall zu langsam wird	Geringerer Stromverbrauch trägt dazu bei, die Leckage in angrenzende Räume zu reduzieren, ohne den Ablauf der Veranstaltung zu stören.
Räume, die ineinander übergehen, oder Etagen, die sich gegenseitig behindern	Schwellenwerte pro Zimmer plus niedrigere TX-Leistung, selbst bei schwierigen mehrgeschossigen Metallkonstruktionen sinkt der Wert auf bis zu -26 dBm.	Lansitec nutzt bereits die Reduzierung der Sendeleistung, um Interferenzen zwischen den Etagen zu minimieren. Dasselbe Prinzip lässt sich auch auf Raumgrenzen übertragen.

Diese letzte Zeile ist wichtiger, als man denkt. Wenn Leckagen das Problem sind, Kürzere Reichweite ist besser als mehr Nachbearbeitung.. Die B-Fixed-Richtlinien von Lansitec für mehrgeschossige Fabriken empfehlen, die Sendeleistung der Beacons zu reduzieren. -26 dBm Um Störungen zwischen den Etagen zu vermeiden. Das ist ein Beispiel für die Trennung von Etagen, aber das Prinzip lässt sich gut auf benachbarte Räume und Türöffnungen verallgemeinern.

Wie man RSSI richtig für die Anwesenheitserkennung in Innenräumen verwendet

Das B-Fixed-Material von Lansitec enthält eine klassische Formel zur Berechnung der Pfaddämpfung mittels Logarithmus der Entfernung aus dem RSSI-Wert:

d=10^{((∣RSSI∣−A)/(10n))}

mit empfohlenen Beispielwerten von A = -59 Und n = 3,3226.

Diese Formel ist nützlich. Sie ist aber auch gefährlich, wenn man sie zu wörtlich nimmt.

Das NIST beschreibt dieselbe allgemeine Familie von Pfadverlustmodellen und zeigt, warum die Varianz bei BLE-Näherungsmessungen so wichtig ist. Das Modell kann den Trend beschreiben, aber die Streuung um diesen Trend ist aufgrund von Fading, Blockierung und umgebungsspezifischen Effekten groß. ⁽⁴⁾

Hier ist also die bessere Methode, RSSI zur Anwesenheitserkennung zu nutzen:

Nutzen Sie es als Rangsignal im Zeitverlauf.

Eine solide Raum-Level-Engine erfüllt in der Regel mindestens drei Funktionen:

1. Fasst mehrere Pakete zusammen, Nicht einer. Lansitec deutet dies bereits in B-Fixed an, indem mehrere RSSI-Messwerte gemittelt werden, nachdem Extremwerte verworfen wurden.
2. Vergleicht Zimmer anhand der Marge, Nicht allein anhand des absoluten Werts. Ein Signal, das in Raum A mit -67 dBm und in Raum B mit -70 dBm wahrgenommen wird, ist nicht eindeutig. Ein Signal, das in Raum A mit -59 dBm und im Nachbarraum mit -78 dBm wahrgenommen wird, ist deutlich klarer. Diese Schlussfolgerung basiert auf Lansitecs Angabe von bis zu 20 dBm Unterschied zwischen benachbarten Räumen und den Erkenntnissen des NIST zur Dämpfungsvariabilität.
3. Fügt Hysterese und Verweilzeit hinzu., Damit das System nicht bei jeder RSSI-Schwankung ausfällt, ist dies aufgrund der NIST-Daten zu Ausrichtung, Wänden und Körperabschirmung mehr oder weniger zwingend erforderlich.

Einfach ausgedrückt: Melden Sie nicht “Raum B betreten” aufgrund eines einzelnen Datenpakets. Melden Sie es, weil Raum B über genügend Datenpakete hinweg lange genug, mit ausreichend großem Abstand, die Oberhand behalten hat.

Wie man BLE-Signalverluste zwischen Räumen behebt

Hier scheitern viele Implementierungen.

Lansitec macht es in B-Mobile und B-Fixed deutlich: Der Empfang im Nachbarzimmer ist zwar möglich, aber in der Regel schwächer, oft um bis zu 20 dBm. Das bildet die Grundlage für eine bessere Klassifizierung.

Ein praktischer Logikstapel sieht folgendermaßen aus:

Kalibrieren Sie jeden Raum einzeln, nicht das gesamte Gebäude.

Ein allgemeiner RSSI-Schwellenwert ist in realen Wänden selten anwendbar. Messen Sie daher die Bedingungen bei geöffneter und geschlossener Tür sowie in besetzten und leeren Räumen. NIST zeigt, dass allein das Wandmaterial die Dämpfung erheblich beeinflussen kann. In einer Studie wurde ein Unterschied von etwa 20 dB zwischen Glas- und Metallwänden festgestellt. ⁽⁴⁾

Verwenden Sie “bestes Zimmer plus Marge”.”

Fragen Sie nicht einfach: “Habe ich das Signal gehört?” Fragen Sie: “War dieser Raum mindestens X dB stärker als der zweitplatzierte für Y Sekunden?” Der genaue Wert für X hängt von den Ergebnissen der Standortuntersuchung ab, aber die Logik ergibt sich direkt aus den von Lansitec dokumentierten Schwachstellen benachbarter Räume.

Getrennte Ein- und Austrittsschwellen

Der Einlass sollte strenger geregelt sein als der Aufenthalt. Der Ausgang sollte etwas mehr Geduld erfordern. Andernfalls wird jemand, der an einer Wand steht, ungehindert zwischen den Räumen hin und her eilen.

Beheben Sie Leckagen mit HF-Technik, wenn möglich, bevor Sie die Softwaresoftware verwenden.

Reduzieren TX-Leistung, Verschieben Sie das Gateway oder den Beacon von gemeinsamen Wänden weg oder näher an den Bereich, der Ihnen wichtig ist. BLE ermöglicht die Anpassung der Sendeleistung, und die Beacon-Produktpalette von Lansitec unterstützt dies.

Wissen, wann eine Korridorabdeckung ausreichend ist

Lansitecs B-Mobile-FAQ bietet einen realistischen Überblick über die Einsatzmöglichkeiten: Korridor, Lobby und Halle. Gateways Dies kann die wirtschaftlichere Option sein, wenn die eigentliche Anforderung darin besteht, zu wissen, wann sich Personen außerhalb des Raumes befinden. Installieren Sie nur dann in jedem Raum ein Gateway, wenn Sie die Raumzugehörigkeit, den Mitbewohnertausch oder die gleichzeitige Anwesenheit im selben Raum mit höherer Sicherheit benötigen.

Dieser Punkt wird leicht übersehen, spart aber Geld. Präsenzerkennung wirkt nur dann unvorteilhaft, wenn das Designziel und die Einsatzdichte nicht übereinstimmen.

Scanfenster- und Intervalleinstellungen für zuverlässige Erkennung

Dies ist der Aspekt, der in vielen Artikeln übergangen wird.

Theoretisch sind Werbung und Scannen lediglich GAP-Parameter. In der Praxis bestimmen sie jedoch, ob Ihr System überhaupt eine Bewegung wahrnehmen kann. Silicon Labs merkt an, dass passives Scannen nur zuhört, während aktives Scannen zusätzlich Scan-Anfragen sendet und auf Scan-Antworten wartet. Sie weisen außerdem darauf hin, dass Kanalwechsel Zeit in Anspruch nehmen und während dieser Zeit keine Werbepakete empfangen werden. ⁽²⁾

Das bedeutet zweierlei:

• Für einfache Anwesenheitserkennung ist passives Scannen oft sinnvoller. Es ist leiser und energiesparender.
• Wenn Sie das Scanfenster zu stark verkürzen, reduzieren Sie nicht nur den Akkuverbrauch, sondern schaffen auch Blindzeit.

Das NIST brachte denselben operativen Punkt aus einem anderen Blickwinkel zur Sprache. In ihren BLE-Begegnungsstudien stellte sich heraus, dass Geräte die Anwesenheit des jeweils anderen schlichtweg verpassen konnten, wenn Senden und Empfangen nicht häufig genug synchronisiert waren. ⁽³⁾

Die erste wirkliche Frage bei der Inbetriebnahme lautet also nicht: “Wie wird mein Dashboard aussehen?”
Die Frage ist folgende: Wie viele Chancen hat mein System pro Türdurchgang, das Datenpaket zu empfangen?

Wenn die Antwort „eins“ lautet, dann ist die Implementierung vielleicht schon fragil.

Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Einrichtung der BLE-Präsenzerkennung

Bitte nutzen Sie diese Bestellung vor Ort.

1. Stelle zuerst den Timer ein.
   Bei B-Mobile sollten Sie sich an die von Lansitec empfohlene Sendezeit von ca. 800 ms für sich schnell bewegende Personen halten. Bei B-Fixed beachten Sie bitte das 3-Sekunden-Empfangsfenster des Trackers und halten Sie die Beacon-Sendezeit auf maximal 1 Sekunde, idealerweise 800 ms oder 500 ms.
2. Trimmen TX-Leistung zweite.
   Falls es zu Übersprechen aus benachbarten Räumen kommt, reduzieren Sie die Sendeleistung, bevor Sie aufwendige Filterregeln anwenden. Die konfigurierbaren BLE-Sendeleistungsbereiche von Lansitec und die Empfehlung einer Bodenisolation von -26 dBm machen diese Einstellung sehr sinnvoll.
3. Erfassen Sie RSSI-Histogramme für jeden einzelnen Raum.
   Es genügt nicht, sich in der Raummitte aufzuhalten. Testen Sie an der Tür, an der angrenzenden Wand, am Flurrand und in der Nähe von Metallregalen.
4. Entwickeln Sie eine Klassifizierungslogik basierend auf Medianen, Rändern und Verweildauer.
   Wir würden kein Produktionssystem auf Basis des Prinzips “Das letzte Paket gewinnt” ausliefern, und das sollten Sie auch nicht.
5. Erst dann wird die Dichte festgelegt.
   Kleiner Raum? Ein Gateway oder Beacon kann genügen. Gefährliche Werkstatt? Lansitec empfiehlt einen Abstand von 10 m. Benötigt man eine eindeutige Raumidentifizierung in einem Hotel oder einer Pflegeeinrichtung? Ein Gateway pro Raum verbessert die Genauigkeit deutlich.

Bewährte Verfahren für eine präzise BLE-Präsenzerkennung

Eine gute Anwesenheitserkennung ist keine Zauberei. Sie erfordert präzises BLE-Timing und realistische Erwartungen.

B-Mobile und B-Fixed zeigen aus unterschiedlichen Perspektiven dieselbe Lektion: Anwesenheitserkennung funktioniert am besten, wenn sie auf wiederholten, glaubwürdigen Nachweisen innerhalb eines bekannten Bereichs basiert. Nicht auf perfekten Koordinaten. Nicht auf der Gewissheit einzelner Datenpakete. Und schon gar nicht auf einem gebäudeweiten Schwellenwert, der aus einem Labortest übernommen wurde.

Passen Sie das Werbeintervall an die Bewegung an. Vergrößern Sie das Empfangsfenster so, dass es tatsächlich Pakete erfassen kann. Behandeln Sie RSSI als verrauschtes Rangsignal. Reduzieren Sie Leckagen durch Platzierung und Sendeleistung, bevor Sie versuchen, physikalische Gesetze in Software zu überlisten.

Wenn man das tut, hört die Anwesenheitserkennung auf, nur “so halbwegs okay” zu sein. Sie wird verlässlich.

Referenzen und weiterführende Literatur:

1. Bluetooth SIG: Bluetooth-Kernspezifikation
2. Silicon Labs: Bluetooth LE GAP API-Referenz
3. NIST: Entwicklung und Evaluierung eines Bluetooth-Low-Energy-Geräts für elektronische Begegnungsmetriken
4. NIST: Zur Machbarkeit der COVID-19-Näherungserkennung mittels Bluetooth Low Energy-Signalen