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系統識別號 U0002-2407202223160200
DOI 10.6846/TKU.2022.00684
論文名稱(中文) 基於藍牙網狀網路的防走失系統
論文名稱(英文) Anti-lost System based on Bluetooth Mesh
第三語言論文名稱
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中文) 資訊工程學系碩士班
系所名稱(英文) Department of Computer Science and Information Engineering
外國學位學校名稱
外國學位學院名稱
外國學位研究所名稱
學年度 110
學期 2
出版年 111
研究生(中文) 陳冠綸
研究生(英文) KUAN-LUN CHEN
學號 609410476
學位類別 碩士
語言別 繁體中文
第二語言別
口試日期 2022-07-14
論文頁數 50頁
口試委員 口試委員 - 蔡智強(jichiangt@nchu.edu.tw)
口試委員 - 林振緯(jwlin@csie.fju.edu.tw)
指導教授 - 林其誼(chiyilin@mail.tku.edu.tw)
共同指導教授 - 林莊傑(158778@mail.tku.edu.tw)
關鍵字(中) 物聯網
低功耗藍牙
藍牙網狀網路
全球定位系統
關鍵字(英) Internet of Things
Bluetooth Low Energy
Bluetooth Mesh
GPS
第三語言關鍵字
學科別分類
中文摘要
遊客出遊身處陌生地,無論是人潮眾多的戶外景點,或是人煙
稀少的深山地區,容易因為對當地不熟或其他原因導致走失,甚至
是不小心發生山難意外,導致後續需要耗費大量人力去進行搜索。
由於搜索人員沒有走失者的行蹤資訊,只能進行大範圍的搜索,效
率不彰,容易錯失救援的黃金 72 小時。針對此一應用情境,本論文
希望設計出一套系統,能夠顯示出旅客在失蹤前的精確位置,以有
效地將失蹤前的範圍匡列出來並能夠縮小需要搜索的範圍。
由於目前現有實作大部分都是用一對一的方式來掌握特定人員
位置,所以不適用於群體行動的情境。為此,本論文採用藍牙網狀
網路技術做為基礎,讓群體成員都成為網狀網路的節點,以自由地
擴大網路涵蓋範圍。在網狀網路當中,每位使用者均以 GPS 定位,
並且利用藍牙網狀網路將自身的座標位置互相傳遞,而管理者則可
以藉由我們所開發的手機 App 察看所有成員的即時位置。當發生某
位使用者脫隊,其位置訊息無法傳遞到管理者端,系統便顯示警
告,可讓管理者立刻察覺並及時做出反應。
英文摘要
Tourists of a tour group get lost easily in unfamiliar and crowded attractions. Things get worse if the group of people is in a sparsely populated deep mountain area; when a straggler gets lost, a rescue team has to spend a lot of effort to search for the straggler. Without the lost person's location information, the rescue team can only conduct a wide range of search, which is inefficient and easy to miss the golden 72 hours of rescue. Aiming at this kind of application scenarios, in this thesis we design a system that can display the real-time locations of the tourists in a tour group. If a person is missing, the system is able to display the last known location before he/she goes missing, so as to effectively quantify the area to be searched.
Since most of the existing implementations use a one-to-one approach to locate a specific person, they are not suitable for the case of tour groups. Therefore, in this thesis we allow tour group members to form a Bluetooth mesh network in order to expand the network coverage freely. In the mesh network, each member is positioned by using a GPS receiver and the coordinates of each member are sent to all other members, including the tour guide. Then the tour guide can check the real-time locations of all members by the App we developed. When a member is too far away from all other members, the person becomes disconnected with the mesh network. Without receiving the person’s location information at the tour guide for a short period of time, the system will display a warning, so that the tour guide can react immediately and try to find the straggler starting from the last known location shown on the Google Map.
第三語言摘要
論文目次
目錄
第一章	緒論	1
1.1	研究背景	1
1.2	研究目的與動機	2
1.3	論文架構	3
第二章	技術背景與相關研究	4
2.1	低功耗藍牙 (Bluetooth Low Energy, BLE)	4
2.2	藍牙網狀網路	5
2.2.1	藍牙Mesh架構	6
2.2.2	藍牙Mesh節點特性	7
2.3	相關研究	8
第三章	系統架構與實作	12
3.1	實驗系統架構	12
3.2	系統運作原理	13
第四章	系統實作與功能展示	16
4.1	GPS實作	16
4.1.1	Timer設定	17
4.1.2	UART	19
4.2	藍牙Mesh實作	21
4.2.1	Client端	23
4.2.2	Server端	25
4.3	App端實作	27
4.3.1	接收資料	27
4.3.2	Google Map	29
4.4	實驗測試以及App運作展示	32
4.4.1	藍牙連接畫面	33
4.4.2	文字資料顯示畫面	36
4.4.3	Google Map畫面	40
第五章	結論與未來展望	43
5.1	結論	43
5.2	未來展望	43
參考文獻	45

 
圖目錄
圖 2 1藍牙Mesh架構圖 [5]	6
圖 2 2藍牙Mesh網路節點運作 [6]	7
圖 3 1系統架構圖	13
圖 3 2 LostCount介紹圖	15
圖 4 1 Scanf Floating Point Supported設定	17
圖 4 2 Timer設置	17
圖 4 3 Timer Handler	18
圖 4 4 MainLoop	19
圖 4 5 Trigger	19
圖 4 6 UART運作模式	20
圖 4 7 UART_Callback	21
圖 4 8 GPS資料預處理	21
圖 4 9 Global Marcos設定	22
圖 4 10 Global Marcos路徑填寫	23
圖 4 11GPS Data資料結構	24
圖 4 12 Client將資料傳送給Server	24
圖 4 13 Client接收Server廣播的資料	25
圖 4 14 Client將資料傳給手機	25
圖 4 15 Server接收Client資料	26
圖 4 16 list add函式	26
圖 4 17 list clear 函式	26
圖 4 18 Server將資料廣播給所有Client	27
圖 4 19 list remove函式	27
圖 4 20 App端 GPS資料結構	28
圖 4 21 App端GPS List資料結構	28
圖 4 22 GPS數值存入陣列資料結構	29
圖 4 23 走失偵測並顯示出走失用戶的最後位置	29
圖 4 24 Google APIs 建立專案	30
圖 4 25 Google憑證	30
圖 4 26 填入Google API Key	31
圖 4 27 Google Map onCreate	31
圖 4 28 新增三個座標	32
圖 4 29 setPOS函式	32
圖 4 30 LOST函式	32
圖 4 31藍芽開啟提醒	33
圖 4 32 藍牙裝置掃描	34
圖 4 33藍牙裝置連接	35
圖 4 34 資料顯示畫面	36
圖 4 35 顯示出人員的位置	37
圖 4 36 人員可能即將走失提醒	38
圖 4 37人員走失畫面	39
圖 4 38 Google Map畫面顯示人員即時位置	40
圖 4 39  人員走失前的提醒畫面	41
圖 4 40 發生人員走失的警告畫面	42






表目錄
表 2 1傳統藍牙與BLE比較表 [3]	5


參考文獻
[1] 	人人焦點,  “「藍牙 Mesh」與 Wi-Fi 有何不同?”          [線 上]. Available: https://ppfocus.com/0/te1c6657e.html. [存取日期: 07 2022].
[2] 	互連世界,  “Bluetooth Low Energy (BLE) 是什麼?”
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https://btle88.pixnet.net/blog/post/40334302-bluetooth-%20low-energy-%28ble%29-%E6%98%AF%E4%BB%80%E9%BA%BC%3F
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[3] 	IoT Lab - Tertium Cloud Blog, “CLASSIC BLUETOOTH VS. BLUETOOTH LOW ENERGY (BLE)”
[線 上]. Available:  
https://iotlab.tertiumcloud.com/2020/08/19/classic-bluetooth-vs-bluetooth-low-energy-ble/
[存取日期: 07 2022].


[4] 	Castle on a Cloud , “[BLE 5.0] BLE MESH Network 簡介”, [線 上]. Available:
https://note-on-clouds.blogspot.com/2019/08/ble-mesh-network-intro.html[存取日期: 07 2022].
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[10]	Yujie Li, Yun Li; Bingqing Li, Huimin Lu, Seiichi Serikawa, “Anti-lost Luggage Reminder System Using Electrically Conductive Fiber Antenna Tag”2016 International Symposium on Computer, Consumer and Control (IS3C 2016)
https://ieeexplore.ieee.org/document/7545127
[11]	Wittaya Koodtalang, Thaksin Sangsuwan, “Improving motorcycle anti-theft system with the use of Bluetooth Low Energy 4.0,” 2016 International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS 2016)
https://ieeexplore.ieee.org/document/7824705
[12]	Kaixuan Yin, Yao Lin, Qigen Su, Xiaoyun Wu, Xia Luo, “Design of Self-Storage Energy and Anti-lost Device Based on Dual Distance Measurement and Beidou Positioning,” 2021 International Conference on Electronic Information Technology and Smart Agriculture (ICEITSA 2021)
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[13]	Kamaldeep Bansal, “Embedded Provisioner for BLE Mesh Network,” 2020 IEEE International Conference for Innovation in Technology (INOCON 2020) https://ieeexplore.ieee.org/document/9298446
[14]	Weikun Cao, Yinong Zhang, Weiwei Xia, Da Sun, Feng Yan, Lianfeng Shen, Yingbin Gao, “An Energy Effective Opportunistic Routing Mechanism for BLE Mesh,” 2021 13th International Conference on Wireless Communications and Signal Processing (WCSP 2021) https://ieeexplore.ieee.org/document/9613658
[15]	Emanuele Giacomini, Francesco D'Alterio, Andrea Lacava, Francesca Cuomo, “BLUES: A Self-organizing BLE Mesh-network Paradigm for IoT Environments,” 2020 IEEE 21st International Symposium on "A World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks" (WoWMoM 2020) https://ieeexplore.ieee.org/document/9217675
[16]	Arduino ProjectHub, “How to Interface GPS Module (NEO-6m) with Arduino © GPL3+”[線 上]. Available:
https://create.arduino.cc/projecthub/ruchir1674/how-to-interface-gps-module-neo-6m-with-arduino-8f90ad[存取日期: 07 2022].
[17]	Nordic Semiconductor, “ TIMER — Timer/counter”
[線 上]. Available:
https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.nrf52832.ps.v1.1%2Ftimer.html [存取日期: 07 2022].
[18]	Circuit Basics, “BASICS OF UART COMMUNICATION” [線 上]. Available:
https://www.circuitbasics.com/basics-uart-communication/
[存取日期: 07 2022].
[19]	Nordic Semiconductor, “ Light switch example”
[線 上]. Available:
https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.nrf52832.ps.v1.1%2Ftimer.html [存取日期: 07 2022].
[20]	Nordic Semiconductor, “ Light switch client details and Bluetooth mesh APIs” [線 上]. Available:
https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.meshsdk.v5.0.0%2Fmd_examples_light_switch_client_README.html [存取日期: 07 2022].
[21]	Nordic Semiconductor, “ Light switch server details and Bluetooth mesh APIs” [線 上]. Available:
https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.meshsdk.v5.0.0%2Fmd_examples_light_switch_server_README.html [存取日期: 07 2022].
[22]	Github, “FastBle”[線 上]. Available:
https://github.com/Jasonchenlijian/FastBle
[存取日期: 07 2022].
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