BLEタグRTLS設計：大規模精度位置把握の実装

BLEタグを使ったリアルタイム位置把握システム（RTLS）は、病院・倉庫・製造現場での本番導入が進んでいる。「ラボで動く」から「1万資産で安定動作する」へのギャップを埋めるには、各レイヤーでの徹底した設計が必要だ。

RTLSアーキテクチャ概要

BLE RTLSは4要素で構成される：BLEタグ（移動送信機）、固定アンカー（受信機）、位置計算エンジン、アプリケーション層。設計上の重要変数は更新レート・位置精度・タグ電池寿命であり、これらは本質的にトレードオフの関係にある。

アドバタイズ間隔とシステム性能

間隔(ms)	更新レート	電池寿命(CR2032)
100	~1 Hz	約3ヶ月
500	~0.5 Hz	約12ヶ月
1000	~0.3 Hz	約24ヶ月
5000	~0.1 Hz	約5年

5秒以下の遅延が許容できる資産追跡には1000ms間隔が最適バランスを提供する。

アンカー配置の計算

三辺測位には同時に3アンカーとのLOSが必要。実際の障害物を考慮すると、1位置ゾーンあたり4アンカーが信頼性の工学的標準となる。推奨取り付け高さ：2.5〜3.5m。

位置計算アルゴリズム

RSSIベースの三辺測位では対数距離経路損失モデルを使用：d = 10^((RSSI_ref - RSSI) / (10×n))。経路損失指数nは環境により2.0〜4.5の範囲。AoA（到来角）方式はBluetooth 5.1で標準化され、±0.3〜0.8mの精度を実現するが、アンカーコストはRSSI方式の4〜10倍。

Kalmanフィルタによる平滑化

ノイズの多いRSSI位置推定には2状態線形Kalmanフィルタが標準。プロセスノイズ共分散Qと測定ノイズ共分散Rの調整が精度の鍵。3〜5サンプル移動平均をKalman入力前に適用することでマルチパスによる外れ値を低減できる。

大規模展開時のインフラ帯域計画

500タグ×1回/秒×4アンカー＝2,000レコード/秒。約400KB/秒の書き込みにはInfluxDB等の時系列DBが汎用RDBの10〜50倍の性能を発揮する。

信頼性の高いBLEタグベースRTLSは、RF環境・アンカー幾何・アルゴリズム・インフラを最初から協調設計することで初めて実現できる。