Evaluation of indoor localization using Bluetooth Low Energy

Wireless communication is becoming more common, a relatively new technology within the area is Bluetooth Low Energy. It’s been developed to be energy efficient and in regard to compatibility. Alongside the growth of wireless technology, scientists and companies are looking for new areas of use. One of these is localization, which means to determine the position of a moving device with the use of stationary devices, an example of this would be GPS.This report means to evaluate indoor localization using Bluetooth Low Energy and was made for Combitech AB in Jönköping. The purpose of the work was to determine with what accuracy and precision the position of a moving device could be estimated. The report will answer the following questions: With what accuracy and precision can the position of a device be determined within a test area of varying size using Bluetooth Low Energy? Is the accuracy and precision affected by the environment?The authors chose an inductive reasoning and therefore intended to answer the questions with the help of experimental studies. A system consisting of both software and hardware was developed and was then used to conduct multiple rounds of tests, where the size of the area and the environment was varied.By evaluating the data gathered from said tests and comparing it to theoretical studies and prior research credible results were obtained. The accuracy appears to decrease as the distance between the units is increased, however a deeper analysis shows that the difference is smaller below 500 cm. No correlation is found between environment and accuracy. When three stationary units, forming a triangle with 400 cm between the vertices, are used to determine the position of a fourth the achieved accuracy is 65 cm. During the tests the precision is not shown to decrease with distance, it seems to vary independently. However, as the environment is changed a noticeable difference is observed. In a gymnasium the standard deviation was calculated to 0.38 RSSIwhereas in an office environment it was 0.99 RSSI. In regard to the given results the authors conclude that Bluetooth Low Energy shows some potential for the use in indoor positioning systems. A possible scenario where the technology would be well suited would be when the units need to work of a coin cell battery for a large period of time, while the system must support multiple types of units and a rough estimation of the position is adequate.Trådlös kommunikation blir allt mer vanlig i vår vardag, en relativt ny teknik inom detta område är Bluetooth Low Energy som utvecklats med avseende på energieffektivitet och kompabilitet. Parallellt med den trådlösa teknikens spridning letar forskare, såväl som företag, efter nya användningsområden. En av dessa är lokalisering, vilket innebär att med fasta enheter avgöra rörliga enheters position, ett exempel på detta är GPS. Detta arbete handlar om att utvärdera inomhuslokalisering med Bluetooth Low Energy och gjordes på uppdrag av Combitech AB i Jönköping. Syftet var att undersöka med vilken noggrannhet och precision en rörlig enhets position kunde avgöras. Rapporten kommer att besvara följande frågeställningar: Med vilken noggrannhet och precision kan man med Bluetooth Low Energy avgöra en enhets position inom ett testområde med varierande storlek? Påverkas noggrannhet och precision av omgivningen?Författarna valde en induktiv metod och ämnade därför besvara frågeställningarna med hjälp av experimentella studier. Ett testsystem bestående av hård- samt mjukvara utvecklades varpå tester utfördes i flera omgångar, där storlek på område och omgivning varierades. Genom utvärdering av testdata i förhållande till teoretiska studier och tidigare forskning kunde trovärdiga resultat nås. Noggrannheten tycks minska då avståndet mellan enheter ökas, djupare analys pekar på en mindre förlust under 500 cm. Det observeras dock inget samband mellan noggrannhet och omgivning. Då tre fasta enheter placeras med ett inbördes avstånd på 400 cm kan positionen avgöras med 65 cm noggrannhet. Precisionen påverkas under testerna inte av avstånd, signalstyrkevärdena varierar helt oberoende av detta. Vid skifte av omgivning tydliggörs dock en markant skillnad i resultat. I en idrottshall beräknades standardavvikelsen till 0,38 RSSI medan den i en kontorsmiljö var 0,99 RSSI.Författarna drar utifrån det uppnådda resultat slutsatsen att Bluetooth Low Energy har viss potential att användas för inomhuslokalisering. Exempel på ett möjligt scenario där tekniken anses väl lämpad är då de fasta enheterna måste drivas av knappcellsbatterier under en lång tidsperiod, att systemet skall stödja en mängd olika enheter samt att en grov uppskattning av position är tillräcklig