Jump to content

Bluetooth-маяк с низким энергопотреблением

Маяки Bluetooth — это аппаратные передатчики — класс устройств Bluetooth Low Energy (LE), которые передают свой идентификатор находящимся поблизости портативным электронным устройствам. Эта технология позволяет смартфонам , планшетам и другим устройствам выполнять действия, находясь в непосредственной близости от маяка.

Маяки Bluetooth используют датчик приближения Bluetooth Low Energy для передачи универсального уникального идентификатора. [1] подхватывается совместимым приложением или операционной системой. Идентификатор и несколько отправленных с ним байтов могут использоваться для определения физического местоположения устройства. [2] отслеживать клиентов или запускать на устройстве действие в зависимости от местоположения , например регистрацию в социальных сетях или push-уведомление .

Одно приложение распределяет сообщения в определенной точке интереса , например, магазине, автобусной остановке, комнате или более конкретном месте, например, предмете мебели или торговом автомате. Это похоже на ранее использовавшуюся технологию geopush, основанную на GPS , но с гораздо меньшим влиянием на время автономной работы и значительно повышенной точностью.

Другое применение — система внутреннего позиционирования . [3] [4] [5] который помогает смартфонам определять их приблизительное местоположение или контекст. С помощью маяка Bluetooth программное обеспечение смартфона может приблизительно определить его местоположение относительно маяка Bluetooth в магазине. Обычные розничные магазины используют маяки для мобильной коммерции , предлагая покупателям специальные предложения посредством мобильного маркетинга . [6] и может обеспечить возможность мобильных платежей через системы торговых точек .

Маяки Bluetooth отличаются от некоторых других технологий, основанных на определении местоположения, поскольку передающее устройство (маяк) представляет собой всего лишь односторонний передатчик на принимающий смартфон или принимающее устройство, и для взаимодействия с маяками на устройстве требуется специальное приложение, установленное на устройстве. Таким образом, отслеживать пользователей может только установленное приложение, а не передатчик Bluetooth-маяка.

Передатчики маяков Bluetooth выпускаются в различных форм-факторах, включая небольшие устройства типа «таблетка», USB-накопители и универсальные USB- ключи с поддержкой Bluetooth 4.0 . [7]

История и развитие

[ редактировать ]

Разработка технологии радиосвязи «короткой связи», позже названной Bluetooth, была инициирована в 1989 году доктором Нильсом Ридбеком, техническим директором компании Ericsson Mobile в Лунде, и доктором Йоханом Ульманом . Целью была разработка беспроводных гарнитур на основе двух изобретений Йохана Ульмана : SE 8902098–6, выпущенный 12 июня 1989 г., и SE 9202239, выпущенный 24 июля 1992 г. С момента своего создания стандарт Bluetooth претерпел множество поколений, каждое из которых добавляло различные функции. Bluetooth 1.2 позволил повысить скорость до ≈700 кбит/с. Bluetooth 2.0 улучшил эту ситуацию и теперь обеспечивает скорость до 3 Мбит/с. Bluetooth 2.1 улучшил скорость и безопасность сопряжения устройств. Bluetooth 3.0 снова улучшил скорость передачи данных до 24 Мбит/с. В 2010 году был выпущен Bluetooth 4.0 (Low Energy), основной задачей которого было снижение энергопотребления. До появления Bluetooth 4.0 большинство соединений с использованием Bluetooth были двусторонними: оба устройства слушают и разговаривают друг с другом. Хотя двусторонняя связь по-прежнему возможна с помощью Bluetooth 4.0, возможна и односторонняя связь. Эта односторонняя связь позволяет устройству Bluetooth передавать информацию, но не прослушивать ее. Эти односторонние «маяки» не требуют парного соединения, как предыдущие устройства Bluetooth, поэтому у них есть новые полезные приложения.

Питание от аккумулятора

[ редактировать ]
Ассортимент iBeacons от разных производителей

Маяки Bluetooth работают по стандарту Bluetooth 4.0 Low Energy, поэтому возможны устройства с питанием от аккумулятора. Срок службы батареи устройств зависит от производителя. Протокол Bluetooth LE значительно более энергоэффективен, чем Bluetooth Classic. Несколько производителей чипсетов, включая Texas Instruments [8] и Nordic Semiconductor теперь поставляют чипсеты, оптимизированные для использования iBeacon. Потребляемая мощность зависит от параметров конфигурации iBeacon: интервала объявления и мощности передачи. Срок службы батареи может составлять от 1 до 48 месяцев. Рекомендуемая Apple настройка интервала рекламы 100 мс с батарейкой типа «таблетка» обеспечивает срок службы 1–3 месяца, который увеличивается до 2–3 лет при увеличении интервала рекламы до 900 мс. [9]

Расход заряда батареи телефонов — это фактор, который необходимо учитывать при развертывании приложений с поддержкой маяка. Недавний отчет показал, что старые телефоны, как правило, потребляют больше энергии аккумулятора рядом с iBeacons, в то время как новые телефоны могут быть более эффективными в той же среде. [10] Помимо времени, затрачиваемого на сканирование телефона, важными факторами разряда аккумулятора также являются количество сканирований и количество маяков поблизости.

Энергоэффективное приложение iBeacon должно учитывать эти аспекты, чтобы обеспечить хороший баланс между быстродействием приложения и расходом заряда батареи.

питание от USB

[ редактировать ]

Маяки Bluetooth также могут выпускаться в виде USB-ключей. Эти небольшие USB-маяки могут получать питание от стандартного USB-порта, что делает их идеальными для долгосрочной постоянной установки.

Использование

[ редактировать ]

Маяки Bluetooth можно использовать для отправки пакета информации, содержащего универсальный уникальный идентификатор (UUID). Этот UUID используется для запуска событий, специфичных для этого маяка. В случае Apple iBeacon UUID будет распознан приложением на пользовательском устройстве, которое инициирует событие. Это событие полностью настраивается разработчиком приложения, но в случае рекламы событие может представлять собой push-уведомление с рекламой. Однако в системе на основе UID пользовательское устройство должно подключаться к онлайн-серверу, который способен распознавать UUID маяков. Как только UUID отправляется на сервер, соответствующее действие сообщения отправляется на устройство пользователя.

Другие методы рекламы также возможны с помощью маяков: URIBeacon и Eddystone от Google допускают режим передачи URI, который, в отличие от iBeacons, UID не требует внешнего сервера для распознавания. Маяки URI передают URI, который может быть ссылкой на веб-страницу, и пользователь увидит этот URI прямо на своем телефоне. [11]

Оповещение и взаимодействие

[ редактировать ]

Маяки можно связать с произведениями искусства в музее, чтобы стимулировать дальнейшее взаимодействие. Например, уведомление может быть отправлено на мобильное устройство пользователя, когда пользователь находится вблизи определенного произведения искусства. Отправляя пользователю уведомление, пользователь получает предупреждение о том, что произведение искусства находится рядом с ним, и если пользователь выразит свой дальнейший интерес, можно установить специальное приложение для взаимодействия с обнаруженным произведением искусства. [12] Как правило, для мобильного устройства требуется собственное приложение для взаимодействия с маяком, если маяк использует протокол iBeacon; тогда как, если используется Eddystone, пользователь может взаимодействовать с произведением искусства через физический URL-адрес, транслируемый Eddystone.

Внутренняя навигация

[ редактировать ]

Расположение маяков в помещении делится на три категории. Реализации с большим количеством маяков на комнату, реализации с одним маяком на комнату и реализации с несколькими маяками на здание. Внутренняя навигация с помощью Bluetooth все еще находится в зачаточном состоянии, но уже предпринимаются попытки найти работающее решение.

Много маяков в комнате

[ редактировать ]

При наличии нескольких маяков в комнате можно использовать трилатерацию для оценки положения пользователя с точностью до 2 метров. [13] Маяки Bluetooth способны передавать значение индикатора мощности принятого сигнала (RSSI) в дополнение к другим данным. Это значение RSSI калибруется производителем маяка как мощность сигнала маяка на известном расстоянии, обычно одном метре. Используя известную мощность выходного сигнала маяка и уровень сигнала, наблюдаемый приемным устройством, можно сделать аппроксимацию расстояния между маяком и устройством. Однако это приближение не очень надежно, поэтому для более точного отслеживания положения предпочтительны другие методы. С момента его выпуска в 2010 году многие исследования проводились с использованием маяков Bluetooth для отслеживания. Было протестировано несколько методов, чтобы найти лучший способ объединения значений RSSI для отслеживания. Нейронные сети были предложены как хороший способ уменьшить ошибку оценки. [13] пользователя . Также был протестирован стигмергический подход: этот метод использует карту интенсивности для оценки местоположения [14] В спецификации Bluetooth LE 5.1 ​​добавлены дополнительные, более точные методы определения местоположения с использованием нескольких маяков.

Один маяк на комнату

[ редактировать ]

Имея только один маяк на комнату, пользователь может использовать известное положение комнаты в сочетании с виртуальной картой всех комнат в здании для навигации по зданию. Зданию с множеством отдельных помещений может потребоваться другая конфигурация маяков для навигации. Имея один маяк в каждой комнате, пользователь может использовать приложение, чтобы узнать, в какой комнате он находится, и можно использовать простой алгоритм кратчайшего пути, чтобы указать лучший маршрут к комнате, которую он ищет. Для этой конфигурации требуется цифровая карта здания, но были предприняты попытки упростить создание этой карты. [15]

Несколько маяков на здание

[ редактировать ]

Маяки можно использовать в сочетании с методами счисления пешеходов для добавления контрольно-пропускных пунктов на большое открытое пространство. [16] PDR использует известное последнее местоположение в сочетании с информацией о направлении и скорости, предоставленной пользователем, для оценки местоположения человека. Этот метод можно использовать для оценки местоположения человека, проходящего через здание. Используя маяки Bluetooth в качестве контрольных точек, местоположение пользователя можно пересчитать, чтобы уменьшить ошибку. Таким образом, несколько маячков Bluetooth можно использовать для покрытия большой территории, например торгового центра.

Здравоохранение

[ редактировать ]

Используя возможности Bluetooth-маяков по отслеживанию устройств, можно осуществлять мониторинг пациентов на дому. С помощью Bluetooth-маяков можно отслеживать движения и действия человека в его доме. [17] Маяки Bluetooth являются хорошей альтернативой домашним камерам благодаря повышенному уровню конфиденциальности. Кроме того, маяки Bluetooth можно использовать в больницах или на других рабочих местах, чтобы гарантировать соответствие работников определенным стандартам. Например, маяк можно разместить на дозаторе дезинфицирующего средства для рук в больнице — маяки могут помочь гарантировать, что сотрудники регулярно используют станцию.

Одно из применений маяков — это « поиск ключей », когда маяк прикрепляется, например, к связке ключей, а приложение для смартфона можно использовать для отслеживания того, когда устройство в последний раз находилось в радиусе действия.

Другое подобное использование — отслеживание домашних животных, предметов (например, багажа) или людей. Точность и дальность действия BLE не соответствуют GPS, но маяки значительно дешевле. Существует несколько коммерческих и бесплатных решений, основанных на обнаружении близости, а не на точном позиционировании. Например, Nivea запустила кампанию «Kid-tracker» в Бразилии еще в 2014 году. [18]

Протоколы маяков

[ редактировать ]

В середине 2013 года Apple представила iBeacons , и эксперты написали о том, как он призван помочь розничной торговле за счет упрощения платежей и предоставления предложений на месте. 6 декабря 2013 года Apple активировала iBeacons в своих 254 розничных магазинах в США. [19] McDonald's использовал эти устройства, чтобы предлагать потребителям специальные предложения в своих магазинах быстрого питания. [6] По состоянию на май 2014 года различные аппаратные iBeacons можно приобрести по цене от 5 до 30 долларов за устройство. [20] Каждый из этих различных iBeacon имеет различные настройки по умолчанию для мощности передачи по умолчанию и частоты объявления iBeacon. Некоторые аппаратные iBeacons рекламируют с частотой всего 1 Гц, тогда как другие могут работать с частотой до 10 Гц. [21]

Альтернативный маяк

[ редактировать ]

AltBeacon — это альтернатива iBeacon с открытым исходным кодом, созданная Radius Networks. [22]

URIBeacons отличаются от iBeacons и AltBeacons, поскольку вместо передачи идентификатора они отправляют URL-адрес, который можно сразу понять. [22]

Эддистоун

[ редактировать ]

Eddystone — это стандарт Google для маяков Bluetooth. Он поддерживает три типа пакетов: Eddystone-UID, Eddystone-URL и Eddystone-TLM. [11] Eddystone-UID функционирует очень похоже на iBeacon от Apple, однако он поддерживает дополнительные данные телеметрии с помощью Eddystone-TLM. Информация телеметрии отправляется вместе с данными UID. Доступная информация о маяке включает напряжение батареи, температуру маяка, количество пакетов, отправленных с момента последнего запуска, и время работы маяка. [11] Используя протокол Eddystone, Google создал ныне снятый с производства [23] Google Nearby, который позволял пользователям Android получать уведомления маяка без приложения.

Сопоставимые технологии

[ редактировать ]

Хотя среда ближней связи (NFC) сильно отличается и имеет множество непересекающихся приложений, ее все равно сравнивают с iBeacons.

  • Диапазон NFC составляет до 20 см (7,87 дюйма), но оптимальный диапазон составляет < 4 см (1,57 дюйма). iBeacons имеют значительно больший радиус действия.
  • NFC может быть пассивным или активным. При использовании пассивного режима питание подается со считывающего устройства. Хотя Passif (купленный Apple Inc. ) работает над снижением энергопотребления, в настоящее время внутри тегов iBeacon по-прежнему необходим аккумуляторный блок.
  • Большинство смарт-устройств Android поставляются с поддержкой Bluetooth 4.0 LE и NFC. [24] 19 сентября 2014 года также Apple выпустила iPhone 6 и iPhone 6 plus, поддерживающие стандарт NFC, но ограничивающиеся только платежами. [25]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ «iBeacons» . Дэйв Эдди. 22 сентября 2013 г. Архивировано из оригинала 3 декабря 2013 г. Проверено 11 декабря 2013 г.
  2. ^ «Понимание различных типов маяков BLE» . http://developer.mbed.org . Проверено 25 марта 2016 г.
  3. ^ «Библия iBeacon» (PDF) . Энди Каваллини . Проверено 1 января 2014 г.
  4. ^ «Объяснение Apple iBeacons – решение проблемы обнаружения присутствия в умном доме?» . Автоматизированный дом. 3 октября 2013 года . Проверено 11 декабря 2013 г.
  5. ^ «iBeacon — меняет правила игры в навигации в магазине» . Архивировано из оригинала 31 октября 2014 г. Проверено 9 апреля 2016 г.
  6. ^ Перейти обратно: а б «Apple iBeacons проникают в Макдональдс» . Форбс . 18 декабря 2014 г.
  7. ^ «Обзор piBeacon DIY iBeacon с системой обучения Raspberry Pi Adafruit» . Проверено 14 мая 2014 г.
  8. ^ «Поддержка TI iBeacon от Apple повышает эффективность IoT» . ЗДНет .
  9. ^ «Лучшее оборудование iBeacon признано по итогам обширных стресс-тестов» . с 9 до 5 макинтош. 03.11.2014 . Проверено 3 ноября 2014 г.
  10. ^ «Ритейлеры в восторге от маяков, но как быстро они разряжают батарею вашего смартфона?» . ГИГАОМ. 09.07.2014. Архивировано из оригинала 12 июля 2014 г. Проверено 9 июля 2014 г.
  11. ^ Перейти обратно: а б с «Что такое Eddystone™? - Разработчик Estimote» . Developer.estimote.com . Проверено 1 апреля 2016 г.
  12. ^ ПК Нг, Дж. Ше и С. Парк, «Уведомление и взаимодействие: взаимодействие маяка и смартфона для взаимодействия с пользователем в галереях», Международная конференция IEEE по мультимедиа и выставкам (ICME), 2017 г., Гонконг, 2017 г., стр. 1069-1074. doi: 10.1109/ICME.2017.8019467 [1]
  13. ^ Перейти обратно: а б Мазан, Филип (2015). «Исследование разработки внутренней локализации на основе нейронных сетей с использованием маяков: первые результаты». Вычислительные и информационные системы . 19 (1): 15.
  14. ^ Палумбо Филиппо, Барсокки Паоло (2015). «Стигмергический подход к локализации внутри помещений с использованием маяков Bluetooth Low Energy». 2015 12-я Международная конференция IEEE по передовому видеонаблюдению и сигнальному наблюдению (AVSS) . стр. 1–6. дои : 10.1109/AVSS.2015.7301734 . ISBN  978-1-4673-7632-7 . S2CID   23533984 .
  15. ^ Бобек, Шимон (2015). «Микролокация в помещении с помощью маяков BLE и постепенное изучение правил». Вторая международная конференция IEEE по кибернетике .
  16. ^ ЛИ, XI (2015). «Алгоритм интеграции Bluetooth/PDR для внутренней системы позиционирования» . Датчики . 15 (10): 24862–24885. Бибкод : 2015Senso..1524862L . дои : 10.3390/s151024862 . ПМЦ   4634470 . ПМИД   26404277 .
  17. ^ Де, Дебраж (сентябрь 2015 г.). «Мультимодальное носимое зондирование для детального распознавания активности в здравоохранении». IEEE Интернет-вычисления . 19 (5): 26–35. дои : 10.1109/MIC.2015.72 . S2CID   7600865 .
  18. ^ «Реклама Nivea, превращающаяся в трекер для детей, выиграла Гран-при для мобильных устройств» . adage.com . Шарин Патак. 17 июня 2014 г.
  19. ^ «Apple запускает iBeacon в 254 магазинах, чтобы упростить процесс совершения покупок» . ЗДНет . Проверено 18 декабря 2013 г.
  20. ^ «Создание кроссплатформенных приложений iBeacon для iOS, Android и Windows с помощью C# и Xamarin» . 24 апреля 2014 года . Проверено 14 мая 2014 г.
  21. ^ «Краткое сравнение оборудования BLE для коммерческого использования — IT Craft» . IT-ремесло . 11 июля 2016 г. Проверено 22 августа 2017 г.
  22. ^ Перейти обратно: а б «Понимание различных типов маяков BLE» . http://developer.mbed.org . Проверено 1 апреля 2016 г.
  23. ^ «Блог разработчиков Android: прекращение поддержки уведомлений Android Nearby» . android-developers.googleblog.com . Проверено 13 февраля 2024 г.
  24. ^ «10 наиболее часто задаваемых вопросов об iBeacons» . Блог Pushmote . Архивировано из оригинала 6 октября 2014 года . Проверено 10 ноября 2014 г.
  25. ^ «Apple — iPhone — Сравнение моделей» . Яблоко . Проверено 10 ноября 2014 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: b2fb34bdfc1e30c4f070a1e7da8ae544__1720182840
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/b2/44/b2fb34bdfc1e30c4f070a1e7da8ae544.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Bluetooth Low Energy beacon - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)