ThingLocator. Lokalisierung von Dingen des Alltags per Android-App. Burak Selcuk, Alexander Krenz. Hochschule RheinMain, Informatik Master

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1 ThingLocator Lokalisierung von Dingen des Alltags per Android-App Burak Selcuk, Alexander Krenz Hochschule RheinMain, Informatik Master Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

2 Gliederung 1 Einleitung 2 Konzept 3 4 Demo 5 Fazit 6 Anhang Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

3 Einleitung Idee Dinge werden mit Beacons ausgestattet und sind somit netzwerkfähig Smartphone als Sensor um Beacons als Dinge zu speichern und somit zu lokalisieren Kommunikation zwischen App und Beacon über Bluetooth Low Energy mittels Constraints, das Erscheinen und Entfernen von Beacons auswerten Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

4 Einleitung Ziel von: einer Android-App zum Verwalten und Lokalisieren der persönlichen Dinge / Beacons eine REST-Schnittstelle zur Anfrage der Einhaltung von Constraints einem Webinterface zum Verwalten der Beacons und Constraints Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

5 Konzept Konzept: Architektur Constraint -Eingabe Internet REST Schnittstelle Apache mit PHP Server SQLite Datenbank Dinge Smartphones Abbildung: Architektur Konzept Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

6 Konzept Konzept: App Auflistung der Beacons in der Umgebung Speichern der Beacons als persönliches Ding Lokalisierung über Distanz-Klassen anhand RSSI-Werte Server-Anfrage bei Wechsel der Distanz-Klassen Benachrichtigung falls ein Constraint verletzt wurde Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

7 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 Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

8 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 und TxPower-Wert weitere Option: eigene Distanz-Werte für Klassen einstellen weitere Option: nur RSSI-Werte für Distanz Klassifizierung benutzen und einstellen Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

9 Scan Ablauf RSSI-Wert aktualisieren nein scanstart() alle x Sekunden ja Distanz neu berechnen & einstufen oldlocation!= newlocation ja Benachrichtigung am Smartphone ja scancallback() Beacon bekannt? nein neues "unbekanntes" Beacon erstellen REST-Request an Server Constraint verletzt? nein Abbildung: Ablauf beim Empfangen eines Advertisement Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

10 Server-Aufbau Apache-Webserver mit PHP REST-Schnittstellen über Slim Framework HTTP-Request über POST HTTP-Response im JSON-Dateiformat NotORM Framework für SQLite Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

11 Schnittstellen Definition Request 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 Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

12 Schnittstellen Definition Response Constraint Abfrage /beacon-state-change { } " constraint_violated ": true oder false, " violated_constraints ":[ { " constraint_id ": constraint_id, " message ": message }, { " constraint_id ": constraint_id, " message ": message } ] Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

13 Constraint für ein Beacon Beispiel B1 = Schlüssel Location <= 2m => NEAR Device Abbildung: Beispiel Szenario für 1 Beacon Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

14 Constraint für zwei Beacon Beispiel B1 = Schlüssel Location <= 2m => NEAR Device B2 = Dieb Location >= => UNKNOWN Abbildung: Beispiel Szenario für 2 Beacon Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

15 Constraint Datenbank Schema Constraint_Relation Constraint PS id device_id beacon_uuid const_type const_location PS id device_id b_first_uuid b_first_const_id b_second_uuid b_second_const_id relation_type message Abbildung: Schema für Constraint Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

16 Demo Demo Demo Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

17 Fazit Fazit Entwickeln mit Bluetooth LE unter Android praktisch durch integrierte API RSSI-Wert stark schwankend, Distanz Berechnung sehr ungenau Planung der Constraint Implementierung relativ spät gestartet Probleme mit SQLite bei häufigen Anfragen (DELETE während SELECT) Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

18 Fazit Fragen Fragen? Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19

19 Anhang Lokalisierung Quellcode von ibeacon Lokalisierung nicht verfügbar Nutzung der Android Beacon Library Distanz Berechnung: d = 0, (r/t) 7, , 111 d = Distanz, r = RSSI, t = TxPower Ansatz: Anhand Reihe von Messdaten zwischen RSSI und Distanz Ausgleichungsrechnung durchführen praktisch jedes Beacon zuerst kalibrieren um individuelle Parameter für Berechnung zu erhalten Burak Selcuk, Alexander Krenz ThingLocator / 19