Маяки Bluetooth - это аппаратные передатчики - класс устройств Bluetooth с низким энергопотреблением (LE), которые передают свой идентификатор ближайшим портативным электронным устройствам. Эта технология позволяет смартфонам , планшетам и другим устройствам выполнять действия в непосредственной близости от маяка.
Радиомаяки Bluetooth используют Bluetooth с низким энергопотреблением для передачи универсального уникального идентификатора [1] , полученного совместимым приложением или операционной системой. Идентификатор и несколько байтов, отправленных с ним, могут использоваться для определения физического местоположения устройства [2], отслеживания клиентов или запуска действия на устройстве на основе местоположения, такого как регистрация в социальных сетях или push-уведомление .
Одно приложение рассылает сообщения в определенной точке интереса , например, в магазине, на автобусной остановке, в комнате или в более конкретном месте, например, в предмете мебели или в торговом автомате. Это похоже на ранее используемую технологию geopush на основе GPS , но с гораздо меньшим влиянием на время автономной работы и гораздо большей точностью.
Другое применением является крытой системой позиционирования , [3] [4] [5] , который помогает определить , смартфоны их приблизительное местоположение или контекст. С помощью маяка Bluetooth программное обеспечение смартфона может приблизительно определить его местоположение относительно маяка Bluetooth в магазине. Кирпич и минометные розничные магазины используют маяки для мобильной коммерции , предлагая клиентам специальных предложения через мобильный маркетинг , [6] и могут позволить мобильные платежи через точку продажи систем.
Маяки Bluetooth отличаются от некоторых других технологий, основанных на местоположении, поскольку устройство вещания (маяк) является только односторонним передатчиком к принимающему смартфону или принимающему устройству, и для взаимодействия с маяками требуется специальное приложение, установленное на устройстве. Это гарантирует, что только установленное приложение (не передатчик маяка Bluetooth) может отслеживать пользователей, потенциально против их воли, поскольку они пассивно обходят передатчики.
Передатчики радиомаяков Bluetooth бывают различных форм-факторов, включая небольшие устройства типа «таблетка», USB-накопители и универсальные USB- ключи с поддержкой Bluetooth 4.0 . [7]
История и развитие
Разработка радиотехнологии «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 было разработать беспроводные гарнитуры согласно двум изобретениям Йохана Ульмана , SE 8902098-6, выпущенному 1989-06-12 и SE 9202239, выпущенному 1992-07-24. С момента своего создания стандарт Bluetooth прошел через многие поколения, каждое из которых добавляло различные функции. Bluetooth 1.2 позволил увеличить скорость до ≈700 кбит / с. Bluetooth 2.0 улучшил это для скорости до 3 Мбит / с. Bluetooth 2.1 улучшил скорость и безопасность сопряжения устройств. Bluetooth 3.0 снова улучшил скорость передачи до 24 Мбит / с. В 2010 году был выпущен Bluetooth 4.0 (Low Energy), основной задачей которого было снижение энергопотребления. До Bluetooth 4.0 большинство подключений с использованием Bluetooth было двусторонним, оба устройства слушают и разговаривают друг с другом. Хотя эта двусторонняя связь по-прежнему возможна с Bluetooth 4.0, односторонняя связь также возможна. Эта односторонняя связь позволяет устройству Bluetooth передавать информацию, но не слушать ее. Эти односторонние «маяки» не требуют парного соединения, как предыдущие устройства Bluetooth, поэтому у них есть новые полезные приложения.
Дизайн
Батарея заряжена
Маячки Bluetooth работают с использованием стандарта Bluetooth 4.0 Low Energy, поэтому возможно использование устройств с батарейным питанием. Время автономной работы устройств зависит от производителя. Протокол Bluetooth LE значительно более энергоэффективен, чем Bluetooth Classic. Несколько производителей наборов микросхем, включая Texas Instruments [9] и Nordic Semiconductor, теперь поставляют наборы микросхем, оптимизированные для использования iBeacon. Энергопотребление зависит от параметров конфигурации iBeacon рекламного интервала и мощности передачи. Срок службы батареи может составлять от 1 до 48 месяцев. Рекомендуемая Apple установка интервала рекламы в 100 мс с батареей типа «таблетка» обеспечивает срок службы от 1 до 3 месяцев, который увеличивается до 2–3 лет при увеличении интервала между рекламой до 900 мс. [10]
Расход заряда батареи телефонов - это фактор, который необходимо учитывать при развертывании приложений с поддержкой маячков. Недавний отчет показал, что старые телефоны, как правило, потребляют больше заряда батареи в непосредственной близости от iBeacons, в то время как новые телефоны могут быть более эффективными в той же среде. [11] Как указано в отчете Aislelabs, помимо времени, затрачиваемого на сканирование телефона, количество сканирований и количество маяков поблизости также являются важными факторами для разряда батареи. [12] В последующем отчете Aislelabs обнаружила резкое снижение расхода заряда батареи для iPhone5S, iPhone 5C по сравнению со старой моделью iPhone 4S. При 10 соседних iBeacon iPhone 4S может потреблять до 11% заряда батареи в час, тогда как iPhone5S потребляет чуть менее 5% батареи в час. [13] Энергоэффективное приложение iBeacon должно учитывать эти аспекты, чтобы обеспечить хороший баланс между быстродействием приложения и расходом заряда батареи.
Питание от USB
Маячки Bluetooth также могут иметь форму USB-ключей. Эти маленькие USB-маячки могут питаться от стандартного USB-порта, что делает их идеальными для долгосрочной постоянной установки.
Использует
Реклама
Радиомаяки Bluetooth могут использоваться для отправки пакета информации, который содержит 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 вызовет событие. Это событие полностью настраивается разработчиком приложения, но в случае рекламы событием может быть push-уведомление с рекламой. Однако с системой на основе UID пользовательское устройство должно подключаться к онлайн-серверу, который способен распознавать UUID маяков. После отправки UUID на сервер соответствующее действие сообщения отправляется на устройство пользователя.
Другие методы рекламы также возможны с помощью маяков, URIBeacon и Google Eddystone позволяют использовать 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. [14]
Уведомление и взаимодействие
Маяки могут быть связаны с произведениями искусства в музее, чтобы стимулировать дальнейшее взаимодействие. Например, уведомление может быть отправлено на мобильное устройство пользователя, когда пользователь находится рядом с конкретным произведением искусства. Отправляя пользователю уведомление, пользователь получает уведомление о находящемся поблизости произведении искусства, и, если пользователь указывает на свой дальнейший интерес, может быть установлено специальное приложение для взаимодействия с обнаруженным произведением искусства. [15] Как правило, мобильному устройству 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 веб-URL, транслируемый Eddystone.
Внутреннее позиционирование с помощью маяков делится на три категории. Реализации с множеством маяков на комнату, реализации с одним маяком на комнату и реализации с несколькими маяками на здание. Внутренняя навигация с Bluetooth все еще находится в зачаточном состоянии, но были предприняты попытки найти рабочее решение.
Множество маяков на комнату
С несколькими маяками на комнату можно использовать трилатерацию для оценки местоположения пользователей с точностью до 2 метров. [16] Радиомаяки Bluetooth могут передавать значение индикатора уровня принятого сигнала (RSSI) в дополнение к другим данным. Это значение RSSI откалибровано производителем радиомаяка, чтобы соответствовать силе сигнала радиобуя на известном расстоянии, обычно в один метр. Используя известную мощность выходного сигнала маяка и мощность сигнала, наблюдаемую приемным устройством, можно приблизительно определить расстояние между маяком и устройством. Однако это приближение не очень надежно, поэтому для более точного отслеживания местоположения предпочтительны другие методы. С момента его выпуска в 2010 году многие исследования были связаны 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 в оценке. [16] Stigmergic подход был также протестирован, этот метод использует карту интенсивности для оценки местоположения пользователей. [17] В спецификации 5.1 Bluetooth LE добавлены более точные методы определения местоположения с использованием нескольких маяков.
Один маяк на комнату
Имея только один маяк на комнату, пользователь может использовать свое известное положение комнаты вместе с виртуальной картой всех комнат в здании для навигации по зданию. В здании с множеством отдельных комнат может потребоваться другая конфигурация маяка для навигации. Имея по одному маяку в каждой комнате, пользователь может использовать приложение, чтобы узнать, в какой комнате он находится, а простой алгоритм кратчайшего пути может быть использован, чтобы дать им лучший маршрут к комнате, которую они ищут. Для этой конфигурации требуется цифровая карта здания, но были предприняты попытки упростить создание этой карты. [18]
Несколько маяков на здание
Маяки могут использоваться в сочетании с техникой счисления мертвых пешеходов для добавления контрольных точек на большое открытое пространство. [19] 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, можно пересчитать местоположение пользователя, чтобы уменьшить количество ошибок. Таким образом, несколько маяков Bluetooth можно использовать для покрытия большой площади, например торгового центра.
Здравоохранение
Используя возможности отслеживания устройства с помощью маяков Bluetooth, возможно наблюдение за пациентом в домашних условиях. С помощью Bluetooth-маяков можно отслеживать движения и действия человека у себя дома. [20] Радиомаяки Bluetooth являются хорошей альтернативой домашним камерам из-за их повышенного уровня конфиденциальности. Кроме того, Bluetooth-маяки можно использовать в больницах или на других рабочих местах, чтобы гарантировать соответствие рабочих определенным стандартам. Например, маяк может быть помещен на дозатор дезинфицирующего средства для рук в больнице - маяки могут помочь гарантировать, что сотрудники регулярно пользуются станцией.
Трекер
Одно из применений маяков - это «средство поиска ключей », когда маяк прикрепляется, например, к связке ключей, а приложение для смартфона может использоваться для отслеживания последнего попадания устройства в зону действия.
Другое подобное использование - отслеживание домашних животных, предметов (например, багажа) или людей. Точность и диапазон BLE не соответствуют GPS, но маяки значительно дешевле. Существует несколько коммерческих и бесплатных решений, основанных на обнаружении приближения, а не на точном позиционировании. Например, Nivea запустила кампанию «kid-tracker» в Бразилии еще в 2014 году. «Реклама Nivea, которая превращается в Kid-Tracker, выигрывает мобильный Гран-при» . adage.com . Шарин Патхак. 17 июня 2014 г.
Протоколы маяка
iBeacon
В середине 2013 года Apple представила iBeacons, и эксперты писали о том, как он разработан, чтобы 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. [21] Компания McDonald's использовала эти устройства, чтобы предлагать покупателям специальные предложения в своих магазинах быстрого питания. [6] По состоянию на май 2014 г., различное оборудование iBeacon можно было приобрести от 5 долларов за устройство до более 30 долларов за устройство. [22] Каждый из этих различных iBeacon имеет различные настройки по умолчанию для их мощности передачи по умолчанию и частоты рекламы iBeacon. Некоторые аппаратные маяки iBeacon рекламируют с частотой всего 1 Гц, в то время как другие могут работать с частотой до 10 Гц. [23] Технология iBeacon все еще находится в зачаточном состоянии. Одна хорошо известная программная причуда существует в системах Android 4.2 и 4.3, из-за которой стек bluetooth системы дает сбой при представлении многих iBeacon. [24] Сообщается, что эта проблема была исправлена в Android 4.4.4. [25]
AltBeacon
AltBeacon - это альтернатива iBeacon с открытым исходным кодом, созданная Radius Networks [26]
URIBeacon
URIBeacons отличаются от iBeacons и AltBeacons, потому что вместо того, чтобы передавать идентификатор, они отправляют URL-адрес, который можно сразу понять. [26]
Eddystone
Eddystone - это стандарт Google для радиомаяков Bluetooth. Он поддерживает три типа пакетов: Eddystone-UID, Eddystone-URL и Eddystone-TLM. [14] Eddystone-UID работает аналогично iBeacon от Apple, однако поддерживает дополнительные данные телеметрии с Eddystone-TLM. Информация телеметрии отправляется вместе с данными UID. Доступная информация радиомаяка включает в себя напряжение батареи, температуру радиомаяка, количество пакетов, отправленных с момента последнего запуска, и время работы радиомаяка. [14] Используя протокол Eddystone, Google создал Google Nearby, который позволял пользователям Android получать уведомления о радиомаяках без приложения.
Сопоставимые технологии
Хотя среда связи ближнего поля (NFC) сильно отличается и имеет множество неперекрывающихся приложений, ее все же сравнивают с iBeacon.
- 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 передается от считывающего устройства. Хотя Passif (купленный Apple Inc. ) работал над снижением энергопотребления, в настоящее время внутри тегов iBeacon все еще требуется аккумуляторная батарея.
- Большинство интеллектуальных устройств Android поставляются с поддержкой Bluetooth 4.0 LE и NFC. [27] 19 сентября 2014 года Apple также выпустила iPhone 6 и iPhone 6 plus, поддерживающие стандарт NFC, но ограниченные только платежами [28]
Смотрите также
- Eddystone
- Bluetooth-маяк Facebook
- Электрический маяк
- Псевдолит
- Близкие
- iBeacon
Рекомендации
- ^ «iBeacons» . Дэйв Адди. 2013-09-22. Архивировано из оригинала на 2013-12-03 . Проверено 11 декабря 2013 .
- ^ «Понимание различных типов маяков BLE» . developer.mbed.org . Проверено 25 марта 2016 .
- ^ «Библия iBeacon» (PDF) . Энди Каваллини . Проверено 1 января 2014 .
- ^ «Объяснение Apple iBeacons - решение проблемы занятости умного дома?» . Автоматизированный дом . Проверено 11 декабря 2013 .
- ^ «iBeacon - изменит правила игры в InStore Navigation» .
- ^ а б «Apple iBeacons нашли свой путь в McDonald's» . Forbes . 18 декабря 2014 г.
- ^ «Обзор piBeacon DIY iBeacon с системой обучения Raspberry Pi Adafruit» . Проверено 14 мая 2014 .
- ^ «Автостопом по оборудованию iBeacon: подробный отчет от Aislelabs» . Aislelabs. 2014-11-03 . Проверено 3 ноября 2014 .
- ^ http://www.zdnet.com/article/tis-support-of-apples-ibeacon-adds-enterprise-iot-heft/
- ^ «Лучшее оборудование iBeacon признано после обширных стресс-тестов» . 9to5 mac. 2014-11-03 . Проверено 3 ноября 2014 .
- ^ «Розничные продавцы в восторге от маяков, но как быстро они разрядят аккумулятор вашего смартфона?» . ГИГАОМ. 2014-07-09 . Проверено 9 июля 2014 .
- ^ «iBeacon и разрядка батареи на телефонах: технический отчет» . Aislelabs. 2014-07-09 . Проверено 9 июля 2014 .
- ^ «Разряд батареи iBeacon на Apple против Android: технический отчет - Aislelabs» . Aislelabs. 2014-08-14 . Проверено 14 августа 2014 .
- ^ а б в «Что такое Eddystone ™? - Разработчик Estimote» . developer.estimote.com . Проверено 1 апреля 2016 .
- ↑ PC Ng, J. She и S. Park, «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]
- ^ а б Мазан, Филип (2015). «Исследование разработки внутренней локализации на основе нейронной сети с использованием маяков: первые результаты». Вычислительные и информационные системы . 19 (1): 15.
- ^ Паламбо Филиппо, Барсокки Паоло (2015). «Стигмергический подход к локализации внутри помещений с использованием маяков Bluetooth Low Energy» . Международная конференция IEEE по расширенному видеонаблюдению и видеонаблюдению : 1–6. DOI : 10,1109 / AVSS.2015.7301734 . ISBN 978-1-4673-7632-7. S2CID 23533984 .
- ^ Бобек, Шимон (2015). «Внутренняя микролокация с помощью маяков BLE и постепенного обучения правилам». IEEE 2-я Международная конференция по кибернетике .
- ^ LI, XI (2015). «Алгоритм интеграции Bluetooth / PDR для внутренней системы позиционирования» . Датчики . 15 (10): 24862–24885. DOI : 10.3390 / s151024862 . PMC 4634470 . PMID 26404277 .
- ^ Де, Дебрай (сентябрь 2015 г.). «Мультимодальное носимое зондирование для детального распознавания активности в здравоохранении». IEEE Internet Computing . 19 (5): 26–35. DOI : 10.1109 / MIC.2015.72 . S2CID 7600865 .
- ^ «Apple запускает iBeacon в 254 магазинах, чтобы упростить процесс покупок» . ZDNet . Проверено 18 декабря 2013 .
- ^ «Создание кроссплатформенных приложений iBeacon для iOS, Android и Windows с помощью C # и Xamarin» . Проверено 14 мая 2014 .
- ^ «Краткое сравнение оборудования BLE для коммерческого использования - IT Craft» . IT Craft . 2016-07-11 . Проверено 22 августа 2017 .
- ^ «Решение для Android-сбоев Bluetooth» . Developer.radiusnetworks.com . Проверено 14 мая 2014 .
- ^ «Отслеживание проблем с Android» . Проверено 25 марта 2015 .
- ^ а б «Понимание различных типов маяков BLE» . developer.mbed.org . Проверено 1 апреля 2016 .
- ^ «10 наиболее часто задаваемых вопросов об iBeacons» . Блог Pushmote . Архивировано из оригинала на 6 октября 2014 года . Проверено 10 ноября 2014 года .
- ^ «Apple - iPhone - Сравните модели» . Apple . Проверено 10 ноября 2014 года .