RSSI donne une distance grossière, mais dans une vraie pièce le multi-trajet et le corps poussent l’erreur à ±3-5 m. Si un BLE Tag exige du sous-mètre pour retrouver un objet ou entrer dans une zone, il faut de la télémétrie. Cet article couvre le Two-Way Ranging (TWR), pourquoi la dérive d’horloge domine et comment le fusionner avec RSSI.

L’idée du ranging

Au lieu de déduire la distance de la puissance reçue, on mesure le temps de vol d’un paquet. Pour un aller-retour :

d = c * (T_round – T_reply) / 2

La lumière parcourt 0,3 m/ns, donc 1 ns d’erreur fait 0,15 m.

TWR mono-côté (SS-TWR)

Le tag émet en t0, l’ancre répond en t1 après délai Δ, le tag reçoit en t2.

d = c * (T_round – T_reply) / 2

Si les horloges ne sont pas synchrones, un offset f_off corrompt :

error = c * f_off * T_round / 2

Avec quartz 20 ppm et T_round=10 µs, l’erreur est 2e-10 s → 6 cm. À 100 µs elle passe à 60 cm ; d’où l’intérêt de raccourcir le trajet ou d’annuler l’offset.

TWR symétrique bi-côté (SDS-TWR)

Un second échange annule les offsets d’horloge du tag et de l’ancre. Il ne reste que l’asymétrie de traitement (<1 ns). SDS-TWR est le standard BLE/UWB car il supprime l’exigence de précision du quartz.

Réalité BLE

BLE n’a pas de primitive RTT comme UWB. On l’implémente via événements de connexion, trames CTE/AoA ou requête/réponse GATT (latence pile 1-10 ms domine). Un timer 1 µs donne 150 m d’ambiguïté ; le timestamp doit être à la couche radio.

Fusion RSSI

TWR est précis mais coûte (ms actifs à mA). RSSI passif et bon marché mais biaisé. Fusion Kalman : fait confiance à TWR quand présent, retombe sur RSSI entre mesures, lisse et économise la batterie.

Coût de puissance

Méthode Actif Courant Précision
RSSI passif 0,5 ms 5-8 mA ±3-5 m
SS-TWR ~4 ms 5-8 mA ±0,5 m
SDS-TWR ~8 ms 5-8 mA ±0,1-0,3 m

Checklist

  • SDS-TWR pour annuler l’offset.
  • Calibrer délai antenne/traitement en usine.
  • Timestamp à la couche radio.
  • Fusionner avec RSSI en Kalman.
  • Raccourcir l’aller-retour.

Un BLE Tag bien conçu atteint 0,1-0,3 m en SDS-TWR et préserve la batterie en mesurant peu et en s’appuyant sur RSSI.