@ -332,7 +332,7 @@ Als Smartphone für die Messungen kommt ein OnePlus 7t mit Android-Betriebssyste
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Beim Empfang eines Advertising-Pakets wird geprüft, ob das Paket von einem der Beacon versendet wurde. Hierzu wird zunächst nach der \ac{uuid} gefiltert und anschließend nach den \ac{mac}-Adressen der drei Beacon. Ist das Paket von einem der Beacon, so werden die Daten des Advertising-Pakets in einer Textdatei, mit dem Testnamen als Dateinamen, auf dem Smartphone abgelegt. Die Daten werden im \ac{csv}-Format gespeichert, dabei sind die einzelnen Spalten mit Hilfe eines Kommas voneinander getrennt. In Tabelle \ref{tab:datastore} werden die Spalten aufgelistet und ihr Inhalt kurz erläutert.
Beim Empfang eines Advertising-Pakets wird geprüft, ob das Paket von einem der Beacon versendet wurde. Hierzu wird zunächst nach der \ac{uuid} gefiltert und anschließend nach den \ac{mac}-Adressen der drei Beacon. Ist das Paket von einem der Beacon, so werden die Daten des Advertising-Pakets in einer Textdatei, mit dem Testnamen als Dateinamen, auf dem Smartphone abgelegt. Die Daten werden im \ac{csv}-Format gespeichert, dabei sind die einzelnen Spalten mit Hilfe eines Kommas voneinander getrennt. In Tabelle \ref{tab:datastore} werden die Spalten aufgelistet und ihr Inhalt kurz erläutert.
| Spalte | Beschreibung |
| --------- | ----------------------- |
@ -360,6 +360,48 @@ Als Programmiersprache kommt Python zum Einsatz. Python bietet eine Vielzahl an
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: Verwendete Python libraries zur Auswertung der Messdaten. \label{tab:libraries}
- 5 sekunden zu beginn und 10 sekunden zum ende werden von den Messdaten verworfen! (mögliche einflüsse durch Human)
# Versuchsvorbereitung
Um ein besseres Verständnis über das System und seine Eigenschaften zu erhalten werden verschiedene Referenzmessungen durchgeführt. Betrachtet werden hierbei die Auswirkungen der Orientierung von Smartphone und Beacon sowie eventuelle Abweichungen der verwendeten Hardware. Mit dieser Erkenntnis kann dann eine Kalibrierung des Systems vorgenommen und der Versuchsaufbau, beschrieben in Kapitel \ref{versuchsaufbau}, optimiert werden.
Zur Ermittlung des Abstands zwischen den einzelnen Objekten wird jeweils die Mitte des Objekts verwendet. Dies hat den Vorteil, das die Orientierung der Geräte den angegebenen, gemessenen Abstand nicht verändert.
## Referenzmessung
Die Referenzmessungen bieten einen Einblick in das System. Sie sollen systemische Einflüsse aufzeigen und so die Entwicklung eines optimierten Versuchsaufbau ermöglichen. Die ersten Messungen werden im Freien durchgeführt um etwaige Störeinflüsse durch Reflektionen und \ac{wifi}-Signalen zu verringern. Ein Karton dient als ebene Fläche auf einer Wiese. Auf dem Karton werden nicht nur die Messobjekte platziert, sondern auch Markierungen aufgebracht um die Positionierung und Ausrichtung zu erleichtern. Abbildung \ref{fig:messunge-draußen} zeigt den Versuchsaufbau.
Soweit nicht anders beschrieben beträgt der Abstand für die Referenzmessungen \SI{1}{\meter}. Die Messdauer einer Referenzmessung wurde auf eine Minute begrenzt. Die Auswertung findet wie im Abschnitt \ref{auswertung} beschrieben statt.
### Beacon-Smartphone
Zunächst wird untersucht ob die verwendete Hardware fehlerfrei funktioniert und ob es starke Schwankungen zwischen den einzelnen Beacon gibt. Hierzu wird jeder Beacon einzeln zum Smartphone gemessen. Die Messergebnisse in Abbildung \ref{fig:ref-beaconSmartphone} Outdoor 1 zeigen, dass die Geräte eine ähnliche Sendeleistung aufweisen. Die gemessenen Werte liegen dabei zwischen \SIrange{-71}{-74}{\dB} und sind damit innerhalb der \ac{ble}-Spezifikation von $\pm \SI{6}{\dB}$. Die Messergebnisse einer weiteren Messung zu einem anderen Zeitpunkt, zu sehen in Abbildung \ref{fig:ref-beaconSmartphone} Outdoor 2, zeigen eine höhere Schwankung und eine Verschlechterung des absoluten Wertes des \ac{rssi}. Dabei haben sich die Umgebungsbedingungen von der ersten zur zweiten Messung wie folgt verändert: Der Boden war nasser und die Temperatur wesentlich Niedriger. Welches der Faktoren wie auf das System einwirkt wurde aus Zeitgründen nicht näher untersucht.
Eine weitere Messung wurde im Innenraum durchgeführt um die Einflüsse durch Reflektionen und \ac{wifi}-Signalen zu untersuchen. In Abbildung \ref{fig:ref-beaconSmartphone} Indoor ist zu sehen, das der absolute Messwert im Innenraum noch etwas besser wird zur Außenmessung. Er liegt nun im Bereich von \SIrange{-61}{-71}{\dB}. Bei diesen Messungen sind jedoch einige Außreißer zu sehen, ob diese durch Reflektionen oder anderen Einflüssen entstehen, wurde nicht weiter Untersucht.
### Einfallswinkel
Da beim Smartphone die Lage der Antenne nicht öffentlich Dokumentiert ist, soll mit dieser Messung der Einfluss des Einstrahlwinkels untersucht werden. Zunächst wird dabei das Smartphone im Uhrzeigersinn um den Mittelpunkt gedreht. Der Hörer, also das obere Ende des Smartphones, kennzeichnet hierbei \SI{0}{\degree}. In Abbildung \ref{fig:ref-smartphoneRotation} ist zu erkennen das der gemessene \ac{rssi}-Wert bei \SI{90}{\degree} die meiste Schwächung erfährt. Der mittlere \ac{rssi} erstreckt sich dabei von \SI{-77}{\dB} bei \SI{235}{\degree} und \SI{315}{\degree} zu \SI{-91}{\dB} bei \SI{90}{\degree}.
Der abgebildete Schwächungsverlauf über \SI{45}{\degree}, \SI{90}{\degree} und \SI{135}{\degree} lässt die Annahme zu, das sich die Antenne über die rechte Smartphoneseite erstreckt. Beim Einsatz von Formel \ref{eq:beacondistance} mit den Konstanten für das Nexus 4 äußert sich die \ac{rssi}-Differenz zwischen \SI{235}{\degree} und \SI{90}{\degree} in einer Entfernungsdifferenz von rund \SI{2,4}{\meter}.
### Beacon im Versuchsaufbau
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## Kalibrierung
# Versuchsaufbau
Dieses Kapitel beschreibt den Versuchsaufbau. Er orientiert sich an den zuvor behandelten Anforderungen. Dabei liegt der Fokus auf einem Aufbau der leicht nachzubildenden ist und dabei ein hohes maß an Genauigkeit ermöglicht.
@ -398,10 +440,6 @@ Um eine Konstante Messung zu gewährleisten werden die Beacon mittig auf den Ref
Da die Anordnung der Antennen gerade im Smartphone nicht bekannt sind, wird die Entfernung zwischen den Beacon und dem Smartphone immer von der Mitte der Geräte gemessen.
# Versuchsauswertung
# Ergebnisse
- Fehlerhafte Zeitlicher Verlauf beim Empfang der Daten
Sebastian Preisner
2 years ago