ТЕХНОЛОГІЯ ВІДСЛІДКОВУВАННЯ ПЕРЕМІЩЕННЯ АБОНЕНТІВ ТЕРИТОРІЄЮ ПІДПРИЄМСТВА КРИТИЧНОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ

Володимир Соколов

doi:10.28925/2663-4023.2025.29.920

Автор(и)

Володимир Соколов Київський столичний університет імені Бориса Грінченка https://orcid.org/0000-0002-9349-7946

DOI:

https://doi.org/10.28925/2663-4023.2025.29.920

Ключові слова:

BLE-маячки, внутрішнє позиціонування, критична інфраструктура, тріангуляція, фільтр Калмана, ESP32, RSSI, GPS-спуфінг.

Анотація

У статті розглядається актуальна проблема забезпечення надійного позиціонування абонентів на об’єктах критичної інфраструктури в умовах можливого спуфінгу або глушіння GPS-сигналів. Запропоновано інноваційну методику відслідковування переміщення абонентів за допомогою технології Bluetooth Low Energy (BLE) маячків як ефективної альтернативи супутниковому позиціонуванню. Основою розробленої системи є мережа стратегічно розміщених BLE-маячків, які передають попередньо встановлені GPS-координати через дані у рекламних пакетах з оптимальним інтервалом 100 мс, що забезпечує баланс між точністю та енергоспоживанням. Для практичної реалізації експерименту використовувалося загальнодоступне апаратне забезпечення на базі мікроконтролерів ESP32 з вбудованими OLED-дисплеями, що демонструє доступність та економічну ефективність рішення. Розроблено спеціалізоване програмне забезпечення для передавачів (маячків) та приймача (абонента) з реалізацією комплексу алгоритмів позиціонування, включаючи методи тріангуляції з градієнтним спуском, адаптивний фільтр Калмана та метод зважених найменших квадратів (WLS). Система також включає веб-інтерфейс для відображення результатів у реальному часі та API для інтеграції з існуючими системами безпеки. Експериментальні дослідження проводилися в реальних умовах приміщення площею 110 м² з підвищеною щільністю розміщення маячків (один на 15 м²) та наявністю близько 20 активних BLE-пристроїв для моделювання типового офісного середовища. Проведено детальне калібрування системи з визначенням стандартного загасання сигналу на рівні мінус 83 дБмВт на основі більше 3 тис. вимірювань. Результати показали, що для стаціонарних об’єктів система забезпечує задовільну точність позиціонування 1–2 метри без застосування додаткових цифрових фільтрів, тоді як для рухомих абонентів необхідне використання фільтра Калмана та WLS, що збільшує обчислювальне навантаження на мікроконтролер на 30–35%, але суттєво покращує якість трекінгу. Система успішно демонструє можливість створення автономного високоточного позиціонування в умовах відсутності або ненадійності супутникових сигналів з використанням доступних технологій та стандартних компонентів.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Sokolov, V., Skladannyi, P., & Astapenya, V. (2023). Bluetooth Low-Energy Beacon Resistance to Jamming Attack. In 2023 IEEE 13th Int. Conf. on Electronics and Information Technologies (ELIT) (pp. 270–274). https://doi.org/10.1109/elit61488.2023.10310815

TajDini, M., Sokolov, V., & Buriachok, V. (2019). Men-in-the-Middle Attack Simulation on Low Energy Wireless Devices using Software Define Radio. In 8th Int. Conf. on “Mathematics. Information Technologies. Education:” Modern Machine Learning Technologies and Data Science, vol. 2386 (pp. 287–296).

Pakanon, N., Chamchoy, M., & Supanakoon, P. (2020). Study on Accuracy of Trilateration Method for Indoor Positioning with BLE Beacons. In 2020 6th Int. Conf. on Engineering, Applied Sciences and Technology (ICEAST). https://doi.org/10.1109/

iceast50382.2020.9165464

Duong, N.-S., & Dinh Thi, T.-M. (2021). Smartphone Indoor Positioning based on Enhanced BLE Beacon Multi-Lateration. Telkomnika (Telecommunication Computing Electronics and Control), 19(1), 51. https://doi.org/10.12928/telkomnika.v19i1.16275

Sun, J. (2024). A Hospital Positioning System based on BLE Beacons. In Y. Li, H. Yao, & X. Liu (Eds.). In 2nd Int. Conf. on Informatics, Networking, and Computing (ICINC 2023) (p. 37). https://doi.org/10.1117/12.3024735

Zhu, W., Kim, S., Hong, J., & Kim, C. (2017). Analysis of Indoor Positioning Based on BLE. In Studies in Computational Intelligence (pp. 421–430). https://doi.org/10.1007/978-3-319-56660-3_36

Skýpalová, E., Boroš, M., Loveček, T., & Veľas, A. (2025). Innovative Indoor Positioning: BLE Beacons for Healthcare Tracking. Electron., 14(10), 2018. https://doi.org/10.3390/electronics14102018

Faragher, R., & Harle, R. (2015). Location Fingerprinting with Bluetooth Low Energy Beacons. IEEE J. Select. Areas Commun., 33(11), 2418–2428. https://doi.org/10.1109/

jsac.2015.2430281

Aranda, F. J., Parralejo, F., Álvarez, F. J., & Torres-Sospedra, J. (2020). Multi-Slot BLE Raw Database for Accurate Positioning in Mixed Indoor/Outdoor Environments. Data, 5(3), 67. https://doi.org/10.3390/data5030067

Zuo, Z., Liu, L., Zhang, L., & Fang, Y. (2018). Indoor Positioning Based on Bluetooth Low-Energy Beacons Adopting Graph Optimization. Sens., 18(11), 3736. https://doi.org/10.3390/s18113736

Dinh, T.-M. T., Duong, N.-S., & Sandrasegaran, K. (2020). Smartphone-based Indoor Positioning using BLE iBeacon and Reliable Lightweight Fingerprint Map. IEEE Sens. J., 20(17), 10283–10294. https://doi.org/10.1109/jsen.2020.2989411

Ciabattoni, L., Foresi, G., Monteriù, A., Pepa, L., Pagnotta, D. P., Spalazzi, L., & Verdini, F. (2017). Real Time Indoor Localization Integrating a Model based Pedestrian Dead Reckoning on Smartphone and BLE Beacons. J. Ambient Intell. Humaniz. Comput., 10(1), 1–12. https://doi.org/10.1007/s12652-017-0579-0

Ramirez, R., Huang, C.-Y., Liao, C.-A., Lin, P.-T., Lin, H.-W., & Liang, S.-H. (2021). A Practice of BLE RSSI Measurement for Indoor Positioning. Sens., 21(15), 5181. https://doi.org/10.3390/s21155181

Kluge, T., Groba, C., & Springer, T. (2020). Trilateration, Fingerprinting, and Centroid: Taking Indoor Positioning with Bluetooth LE to the Wild. In 2020 IEEE 21st Int. Symposium on “A World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks” (WoWMoM). https://doi.org/10.1109/wowmom49955.2020.00054

Ivanov, R. (2021). Accuracy analysis of BLE beacon-based localization in smart buildings. J. Ambient Intell. Smart Environ., 13(4), 325–344. https://doi.org/10.3233/ais-210607

Tian, Y., Huang, B., Jia, B., & Zhao, L. (2020). Optimizing AP and Beacon Placement in WiFi and BLE hybrid localization. J. Netw. Comput. Appl., 164, 102673. https://doi.org/10.1016/j.jnca.2020.102673

He, W., Ho, P.-H., & Tapolcai, J. (2017). Beacon Deployment for Unambiguous Positioning. IEEE IoT J., 4(5), 1370–1379. https://doi.org/10.1109/jiot.2017.2708719

Lilygo (2025). T-Display. ESP32 WiFi Bluetooth Development Board. https://lilygo.cc/products/lilygo%C2%AE-ttgo-t-display-1-14-inch-lcd-esp32-control-board

Zephyr Project (2025). ESP32C3 0.42 OLED https://docs.zephyrproject.org/latest/

boards/01space/esp32c3_042_oled/doc/index.html

Etzlinger, B., Nusbaummuller, B., Peterseil, P., & Hummel, K. A. (2021). Distance Estimation for BLE-based Contact Tracing—A Measurement Study. In 2021 Wireless Days (WD) (pp. 1–5). https://doi.org/10.1109/wd52248.2021.9508280

Hernandez, C., & Maya-Ortiz, P. (2015). Comparison between WLS and Kalman Filter method for power system static state estimation. In 2015 Int. Symposium on Smart Electric Distribution Systems and Technologies (EDST) (pp. 47–52). IEEE. https://doi.org/10.1109/sedst.2015.7315181

Misal, S. R., Prajwal, S. R., Niveditha, H. M., Vinayaka, H. M., & Veena, S. (2020). Indoor Positioning System (IPS) using ESP32, MQTT and Bluetooth. In 2020 4th Int. Conf. on Computing Methodologies and Communication (ICCMC) (pp. 79–82). https://doi.org/10.1109/iccmc48092.2020.iccmc-00015

Kostiuk, Yu. V., Skladannyi, P. M., Bebeshko, B. T., Khorolska, K. V., Rzaieva, S. L., & Vorokhob, M. V. (2025). Information and communication systems security. [Textbook] Kyiv: Borys Grinchenko Kyiv Metropolitan University.

Kostiuk, Yu. V., Skladannyi, P. M., Hulak, H. M., Bebeshko, B. T., Khorolska, K. V., & Rzaieva, S. L. (2025). Information security systems. [Textbook] Kyiv: Borys Grinchenko Kyiv Metropolitan University.

Hulak, H. M., Zhyltsov, O. B., Kyrychok, R. V., Korshun, N. V., & Skladannyi, P. M. (2023). Enterprise information and cyber security. [Textbook] Kyiv: Borys Grinchenko Kyiv Metropolitan University.