ThingLocator - Lokalisierung von Dingen des Alltags per ... › vs-wiki › images › 9 › 9a ›...

ThingLocatorLokalisierung von Dingen des Alltags per Android-App

Burak Selcuk, Alexander Krenz

Hochschule RheinMain, Informatik Master

03.02.2016

Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator 03.02.2016 1 / 19

Gliederung

1 Einleitung

2 Konzept

3 Umsetzung

4 Demo

5 Fazit

6 Anhang


Einleitung

Idee

Dinge werden mit Beacons ausgestattet und sind somit

”netzwerkfähig“

Smartphone als Sensor um Beacons als Dinge zu speichern und somitzu lokalisieren

Kommunikation zwischen App und Beacon über Bluetooth LowEnergy

mittels Constraints, das Erscheinen und Entfernen von Beaconsauswerten


Einleitung

Ziel

Umsetzung von:

einer Android-App zum Verwalten und Lokalisieren der persönlichenDinge / Beacons

eine REST-Schnittstelle zur Anfrage der Einhaltung von Constraints

einem Webinterface zum Verwalten der Beacons und Constraints


Konzept

Konzept: Architektur

Internet

Dinge Smartphones

Apache mit PHPServer

REST Schnittstelle SQLite

Datenbank

Constraint-Eingabe

Abbildung: Architektur Konzept


Konzept

Konzept: App

Auflistung der Beacons in der Umgebung

Speichern der Beacons als ”persönliches Ding”

Lokalisierung über Distanz-Klassen anhandRSSI-Werte

Server-Anfrage bei Wechsel derDistanz-Klassen

Benachrichtigung falls ein Constraint verletztwurde


Umsetzung

iBeacon Advertisement

Was wird empfangen?

iBeacon Advertisement Data

iBeacon Prefix (9 bytes) (fixed)

Proximity UUID(16 bytes)

Major(2 bytes)

Minor(2 bytes)

TxPower(1 byte)

Abbildung: Struktur des Advertisement


Umsetzung

Lokalisierung

Problem: Wie sollen die Beacons mit BLE lokalisiert werden?

wie Apple iBeacon in Klassifikationen aufteilen:unmittelbar, nah, fern, unbekannt

hier: unmittelbar bis 1m, nah bis 3m, fern bis 7m, darüber unbekannt

Standard-Option: Distanz-Berechnung anhand RSSI-Wert undTxPower-Wert

weitere Option: eigene Distanz-Werte für Klassen einstellen

weitere Option: nur RSSI-Werte für Distanz Klassifizierung benutzenund einstellen


Umsetzung

Scan Ablauf

nein

ja

nein

ja

ja

nein

scanStart() alle x Sekunden

scanCallback()

Beacon bekannt?

RSSI-Wert aktualisieren

Distanz neu berechnen &

einstufenoldLocation != newLocation

neues "unbekanntes"

Beacon erstellen

REST-Request an Server

Constraint verletzt?

Benachrichtigung am Smartphone

Abbildung: Ablauf beim Empfangen eines Advertisement


Umsetzung

Server-Aufbau

Apache-Webserver mit PHP

REST-Schnittstellen über Slim Framework

HTTP-Request über POST

HTTP-Response im JSON-Dateiformat

NotORM Framework für SQLite


Umsetzung

Schnittstellen DefinitionRequest

Hinzufügen von Beacons /insert-beacon

device id, beacon uuid, major, minor, name, location

Löschen von Beacons /delete-beacon

device id, beacon uuid, major, minor

Constraint abfrage /beacon-state-change

device id, beacon uuid, major, minor, rssi, location


Umsetzung

Schnittstellen DefinitionResponse

Constraint Abfrage /beacon-state-change

{"constraint_violated": true oder false,

"violated_constraints":[

{"constraint_id": constraint_id,

"message": message

},{"constraint_id": constraint_id,

"message": message

}]

}


Umsetzung

Constraint für ein BeaconBeispiel

Device

B1 = Schlüssel

Location NEAR

Abbildung: Beispiel Szenario für 1 Beacon


Umsetzung

Constraint für zwei BeaconBeispiel

Device

B1 = Schlüssel

Location NEAR

B2 = Dieb

Location >= => UNKNOWN

Abbildung: Beispiel Szenario für 2 Beacon


Umsetzung

Constraint DatenbankSchema

Constraint

idPS

device_id

beacon_uuid

const_type

const_location

Constraint_Relation

idPS

device_id

b_first_uuid

b_first_const_id

b_second_uuid

b_second_const_id

relation_type

message

Abbildung: Schema für Constraint


Demo

Demo

Demo


Fazit

Fazit

Entwickeln mit Bluetooth LE unter Android praktisch durchintegrierte API

RSSI-Wert stark schwankend, Distanz Berechnung sehr ungenau

Planung der Constraint Implementierung relativ spät gestartet

Probleme mit SQLite bei häufigen Anfragen (DELETE währendSELECT)


Fazit

Fragen

Fragen?


Anhang

LokalisierungUmsetzung

Quellcode von iBeacon Lokalisierung nicht verfügbar

Nutzung der Android Beacon Library Distanz Berechnung:

d = 0, 89976 × (r/t)7,7095 + 0, 111

d = Distanz, r = RSSI, t = TxPower

Ansatz: Anhand Reihe von Messdaten zwischen RSSI und DistanzAusgleichungsrechnung durchführen

praktisch jedes Beacon zuerst kalibrieren um individuelle Parameterfür Berechnung zu erhalten


EinleitungKonzeptUmsetzungDemoFazitAnhang

ThingLocator - Lokalisierung von Dingen des Alltags per ... › vs-wiki › images › 9 › 9a ›...

Documents

Transcript of ThingLocator - Lokalisierung von Dingen des Alltags per ... › vs-wiki › images › 9 › 9a ›...