[DroidKaigi2024] 電池寿命を考えた位置情報の監視方法を考える（Geofence）

# 背景
皆さんは、位置情報の監視をされたことはありますでしょうか？
監視をしたい用途としては、自分が家の付近にいるかどうかを判定してイベントを発行したり、イベント会場などに入ったときに通知を送りたいなど、様々な用途で使用をされていると思います。

位置情報の監視をすると一番最初に思いつくアルゴリズムとしては、数分に一回GPSを受信して、その位置情報が自分の決めたエリアに入っているかを判定するという動作になると思います。
ですが、GPSの取得には大きな電力を使用されます。

そこで今回GoogleMobileService(以下、GMS)の一つの機能であるGeofenceを用いて位置情報の監視を行い、電池寿命の改善を行いたいと考えます。
GMSのGeofenceは、GPS情報の他にモバイルネットワークの情報などのフィンガープリントを利用することで電池寿命を延ばしている

# このセッションで行うこと
このセッションではGeofenceの概要から説明を始め、Geofenceの簡単なアルゴリズムの組み立て方を説明し、その後GMSのGeofenceを実装して、動作検証を行う。

1. 電池寿命を考えた位置情報の 監視⽅法を考える（Geofence） 牧野 遥⽃ 愛知⼯業⼤学 梶研究室 1 @minesu1224 @harutiro DroidKaigi 2024 2024/09/12
2. スライドのURL共有 2 今回のスライドはGoogleスライドで共有します ⼿元でも確認されたい⽅はこちらからお願いします X(Twitter)にもあげていますので、そちらからもみれます また、感想等もぜひ@minesu1224をつけてやってもらえると嬉しいです スライドのURL X(Twitter) ＠minesu1224
3. ⾃⼰紹介 • 牧野遥⽃ (makino haruto) ◦ GitHub: harutiro ◦ X(Twitter) : minesu1224 ◦ Qiita: harutiro • 愛知⼯業⼤学 梶研究室 (Aichi Institute of Technology KajiLab) ◦ ⾏動をセンシングし、⾏動をデザインする ◦ センサを⽤いた屋内位置推定、 ⾏動認識技術の追求 3
4. 少し研究室紹介 (梶研究室) 4 ⼼臓マッサージの練習を⾝近なもので再現したい
5. 少し研究室紹介 (梶研究室) 5
6. 6 プロローグ 0.
8. 8 今から東京駅にいって 買い物しよう！！
9. 9 ‧‧‧
10. 10 おっ、クーポンの 通知がきた！！
11. 11 近くでクーポンを配布してたから、 いってみようかな！
12. 12 近くでクーポンを配布してたから、 いってみようかな！ 場所をトリガーにした プロダクトを作ってみたいと 思ったことはありませんか？
13. 13 東京駅の半径200m以内に ⼊った時 通知を発⾏する 今回だったら
14. 今回のキーワード 位置情報の取得と利⽤ 14
15. 今回のキーワード 位置情報の取得と利⽤ 15 GPS Geofence Location 電池寿命 Fused Location GMS
16. ⽬次 1. 位置情報サービスの仕組みについて 2. ジオフェンシングとは？ 3. ⾃分でジオフェンスを実装をしてみる 4. もう少し効率的にジオフェンスを実装してみる 5. GMSのジオフェンスの実装⽅法 6. 簡単な実演 7. まとめ 16
17. ⽬次 1. 位置情報サービスの仕組みについて 2. ジオフェンシングとは？ 3. ⾃分でジオフェンスを実装をしてみる 4. もう少し効率的にジオフェンスを実装してみる 5. GMSのジオフェンスの実装⽅法 6. 簡単な実演 7. まとめ 17
18. 位置情報サービスを利⽤したサービスとは？ 世の中の様々なサービスが位置情報を利⽤している 18
19. 位置情報の利⽤例 現実世界とリンクした、ユーザーのニーズに合わせたプロダクト作れる 19 • 地図アプリやカーナビゲーション ◦ GoogleMaps、Yahoo!地図など • ⼈流把握 ◦ ⼈流アナリティクスなど • タクシー配⾞アプリ ◦ GO、DiDiなど • 位置情報を活⽤したゲーム ◦ ポケモンGO、駅メモ、Monster Hunter Nowなど • 家族や友⼈との位置情報共有アプリ ◦ Whoo、GoogleMapsなど... 総務省「位置情報（空間情報）を活用したサービス 」https://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/ja/r05/html/nd247510.html
20. 位置情報サービスにおける必要な機能 端末はどこにいるか？ 20 端末はエリア内にいるか？ ⾃分の今いる場所を確認 ⾃分が円の中にいるかどうか？
21. 位置情報といえば何か？ 21
22. 位置情報といえば何か？ GPS 22
23. GPSでの測位 23 • GPS衛星から発せられた電波を受信し、現在地を特定する • 電波を利⽤するため、 電波が正しく届かないところでは位置精度が下がる ◦ 建物内、電波が乱反射するところなど ◦ GPSは到達時間をみて位置を把握するため、 反射してしまうと到達時間が狂ってしまう
24. 駅中で位置情報は使えるのか？ ~コラム~ 24 経路 GPSは電波を利⽤するため、 建物内ではGPSの情報が取得できず 位置精度が下がるのでは？ GPS以外にも、Wi-Fiや セルラー情報を使っている GoogleMapsでは、建物内や地下でも 位置情報がそこそこ取れている。
25. GPS以外の位置推定 ~コラム~ 25 東京駅の Wi-Fi • 建物内などではWi-Fi電波の強度を利⽤して位置推定を⾏う 東京駅のWi-Fiの電波が強いから、 東京駅の近くにいるかも？
26. GPS以外の位置推定 ~コラム~ 26 東京駅の Wi-Fi • 電波の強度を利⽤して位置推定を⾏う お、東京駅のWi-Fiと東京駅のスタバのWi-Fiが 近くにあるから、⼤体この辺かな？ 東京駅の スタバのWi-Fi あらかじめWi-Fiの電波情報を持っていれば、測位が可能
27. あらかじめWi-Fiの電波情報を持つ⽅法 ~コラム~ ウォードライビングなどを利⽤して、Wi-Fiデータを蓄える 27 東京駅の Wi-Fi 東京駅の スタバのWi-Fi ⾞を⾛らせながら、現在位置と電波の情報を蓄えて、 位置情報の向上に繋げる
28. 屋外測位をするアプローチ⽅法⼀覧 精度を⾼めるには、複数のアプローチを適切に利⽤する 28 屋外測位 GPS測位 基地局情報 Wi-Fi測位
29. ⽬次 1. 位置情報サービスの仕組みについて 2. ジオフェンシングとは？ 3. ⾃分でジオフェンスを実装をしてみる 4. もう少し効率的にジオフェンスを実装してみる 5. GMSのジオフェンスの実装⽅法 6. 簡単な実演 7. まとめ 29
30. ジオフェンシングとは？ 30 特定のエリアを仮想的な境界線で囲み、 対象がそのエリア内に⼊ったり出たりしたときに、 アプリやソフトウェアで所定の 実⾏をする仕組み
31. Geofenceの監視する状態の種類 31 図の引用元 GoogleDevelopers ジオフェンスの作成と監視 https://developer.android.com/develop/sensors-and-location/location/geofencing?hl=ja ‧エリアに⼊ったか (ENTER) ‧エリアに滞在しているか (DWELL) ‧エリアから出たか (EXIT)
32. Geofenceのアルゴリズムを考える もし、家に帰宅した時に⾃動で 家の鍵を開けるアプリを1から作るとしたら？ 32
33. Geofenceのアルゴリズムのやり⽅ 33 家の鍵が開く領域を決める 01 定義 ⾃分の位置情報を取得する 02 取得 範囲に⼊っていたら鍵を開ける 04 実⾏ ⾃分がその領域に⼊っているか計算をする 03 計算
34. Geofenceのエリアを決める 34 家の鍵が開く領域を定義する 01 STEP 定義 単純に家と⾃分の「距離」を利⽤する 家の緯度経度を調べる 範囲を決める(今回は円) 半径 300m 緯度 : 35.68124 経度 : 139.76769
35. ⾃分の位置を取得してGeofenceの監視をする 35 02 STEP 取得 ⾃分の位置情報を取得する スマートフォンなどを⽤い位置を取得する 緯度 : 35.68124 経度 : 139.76769 半径: 0.3km 緯度 : 35.70000 経度 : 139.50000
36. エリアの中に⼊っているか計算を⾏う 36 ⾃分と家の距離を「三平⽅の定理」で簡単に出せるが「誤差」は⼤きい 03 STEP 計算 ⾃分がその領域に⼊っているか計算をする (ガバガバ計算例) 緯度 経 度 緯度 : 35.70 経度 : 139.50 緯度 : 35.68 経度 : 139.76 座標の点を置く 三平⽅の定理で距離を出す 緯度 経 度 緯度 : 35.70 経度 : 139.50 緯度 : 35.68 経度 : 139.76 ベクトルの距離を 実際の距離に変換する 0.26 ※1度=111km 0.26 * 111 = 29km
37. 実際の計算例 37 実際に計算をしてみると 0.26 * 111 = 28.86km … ③ 緯度経度からベクトル的な距離を出す 40000 / 360 = 111km … ② 地球の⼀周は約40000kmなので 360で割って1度は111kmとなる 求めた距離から111kmをかけることで 距離は出せる … ①
38. 距離を⽤いエリアに⼊っているか判断を⾏う 38 04 STEP 実⾏ 範囲に⼊っていたら鍵を開ける 緯度 : 35.68124 経度 : 139.76769 半径: 0.3km 緯度 : 35.70000 経度 : 139.50000 0.3km 29km 今回は範囲に⼊っていなかったので、実⾏されない if (0.3 > 29) → 条件式が合わない
39. 距離を⽤いエリアに⼊っているか判断を⾏う 39 04 STEP 実⾏ 範囲に⼊っていたら鍵を開ける 緯度 : 35.68120 経度 : 139.76760 0.3km 0.2km もしエリアの中に⼊っていたら実⾏される if (0.3 > 0.2) → 条件式があった 緯度 : 35.68124 経度 : 139.76769 半径: 0.3km
40. Geofenceのアルゴリズムの考え⽅ ~まとめ~ 40 家の鍵が開く領域を決める 01 定義 ⾃分の位置情報を取得する 02 取得 範囲に⼊っていたら鍵を開ける 04 実⾏ ⾃分がその領域に⼊っているか計算をする 03 計算
41. 三平⽅の定理だと誤差が⼤きい理由 〜コラム1〜 41 三平⽅の定理だと誤差が⼤きい ※1 国土地理院 距離と方位角の計算 https://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/surveycalc/surveycalc/bl2stf.html 計算ツールの値 : 23.63 km 今回の計算 : 28.86 km ※1 ※1
42. 三平⽅の定理だと誤差が⼤きい理由 〜コラム1〜 42 Q. なぜ、三平⽅の定理で誤差が⼤きいのか？ A. 地球は丸いから 緯度が上がっていくほど、 経線の距離が短くなっていく 緯度のスケールがおかしくなり、 単純な計算ではうまく⾏かない
43. 球体の位置の2点間の距離を出す⽅法 〜コラム1〜 43 Haversine公式を⽤いて良い感じに距離を出す ※1 Wikipedia 球面三角法 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%90%83%E9%9D%A2%E4%B8%89%E8%A7%92%E6%B3%95
44. 球体の位置の2点間の距離を出す⽅法 〜コラム1〜 44 よくわからなかったらChatGPTに頼る ChatGPTの回答例 https://chatgpt.com/share/a172542f-bd15-40ca-a890-496f6fe394fa よくある問題は ⼤体何とかしてくれる kotlinで緯度と経度を2点渡した時に、 その距離を返す関数を書いてください。 距離はメートル単位でお願いします。
45. 各アプローチでどれくらい誤差があるのか 〜コラム1〜 45 国⼟地理院の計算ツール: 23.63 km Haversine公式 : 23.58 km (+0.07 km) 三平⽅の定理 : 28.86 km (+5.28 km) 誤差をかなり減らすことができる
46. ジオフェンスを⾃由な形で実装する⽅法 〜コラム2〜 46 円ではなくて、多⾓形の範囲を指定したい 場合はどうしたらいいのか？ 範囲を緯度‧経度の点を繋いだ多⾓形として考える
47. ジオフェンスを⾃由な形で実装する⽅法 〜コラム2〜 47 多⾓形の図形の内外判定⽅法 ※1 株式会社NTTPC コミュニケーションズ . 【第2 回】点の多角形に対する内外判定【技業 log】技術者が紹介する NTTPC のテクノロジー . https://www.nttpc.co.jp/technology/number_algorithm.html 交差数判定を⽤いる 1. 判別したい点からx 軸に⽔平な半直線をとる。 2. その半直線と多⾓形の辺が交差する点を数える。 3. その交点の数が奇数なら内部の点， 偶数なら外部の点とみなす。 ※1
48. 位置情報の信頼度と判定誤差について 〜コラム3〜 48 GPS情報の信頼度が低い時は、 GPS単体だと位置精度が低くなるため、判定誤差がでる 信頼度がない時は、BluetoothやWi-Fiなども利⽤されている きっとこの点線の 範囲にいるよ 曖昧すぎて わからん
49. ⽬次 1. 位置情報サービスの仕組みについて 2. ジオフェンシングとは？ 3. ⾃分でジオフェンスを実装をしてみる 4. もう少し効率的にジオフェンスを実装してみる 5. GMSのジオフェンスの実装⽅法 6. 簡単な実演 7. まとめ 49
50. 今回のスライドを作るにあたり参考にした記事 50 梶研究室のメンバーが作成した記事の引⽤と ⾃分の知識を混ぜて作成をしました 詳しい内容はこちらの記事もみていただけると幸いです ※1 log_sucaki Androidで一回位置情報を取得するボタンを作る https://zenn.dev/log_suzaki/articles/de6784e86590be ※2 log_sucaki FusedLocationで位置情報を継続的に取得する！ [ver21.0.1] https://zenn.dev/log_suzaki/articles/e63c1446c61464 ※3 年普@ Androidで位置情報を取得する https://zenn.dev/nenfa/articles/d9258d1f92573a ※1 ※2 ※3
51. この章で伝えたいこと 51 • ジオフェンスの実装⼿順 • 位置情報って簡単に取れると実感してもらう • パーミッション周り • 具体的な実装例 伝えたいこと 今回省略するところ
52. うまく位置推定を⾏えるようにする条件 • GPSの信頼性が⾼い、建物に囲まれていない場所 ◦ Wi-Fiなどの推定を⾏わなくても⼗分精度が⾼い場所 52 • 実装の⼿軽さを重視して、そこまで電池寿命や精度を考えない ◦ Geofenceとの距離が遠い時に取得間隔を 減らすこともしない 実装上のポイント 今回のアプリの動作条件
53. Geofenceの実装⽅法 〜⼿順〜 53 通知をする範囲を決める 01 定義 ⾃分の位置情報を取得する 02 取得 範囲に⼊っていたら動作を⾏う 04 実⾏ ⾃分がその領域に⼊っているか計算をする 03 計算
54. データ型の定義を⾏う 54 data class LatLon( val latitude:Double, val longitude:Double ) 緯度経度をまとめた型 01 STEP 定義
55. 通知を出したい範囲を定義する 55 01 STEP 定義 愛知⼯業⼤学 1号館 緯度：35.1849266 経度：137.1092261 半径：500m // 監視する中⼼位置 var monitorLocation: LatLon = LatLon( latitude = 35.1849266, longitude = 137.1092261 ) var monitorRadius: Double = 500.0 // 監視半径(メートル)
56. 単純なGPSを⼀度だけ取得するライブラリ 56 Locationクラスを利⽤して、位置情報を取得する AndroidDevelopers 現在地の更新情報をリクエストする https://developer.android.com/develop/sensors-and-location/location/request-updates?hl=ja 02 STEP 取得
57. 位置情報の取得をするためのライブラリ導⼊ 57 implementation(libs.play.services.location) play-services-locationを導⼊する 02 STEP 取得 play-services-location = "21.3.0" play-services-location = { module = "com.google.android.gms:play-services-location", version.ref = "play-services-location" }
58. 位置情報の取得をするためのパーミッション設定 58 <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" /> <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" /> <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_BACKGROUND_LOCATION" /> 02 STEP 取得 • ACCESS_FINE_LOCATION ◦ 端末の正確な位置情報の取得の許可 • ACCESS_COARSE_LOCATION ◦ 端末の⼤体の位置情報の取得の許可 • ACCESS_BACKGROUND_LOCATION ◦ バックグラウンドで位置情報の取得の許可
59. 位置情報を⼀度取得してみる 59 val gpsLocationManager = GPSLocationManager(this) gpsLocationManager.getLastLocation(object : GPSLocationManager.MyLocationCallback { override fun onLocationResult(location: Location?) { if (location != null) { // 緯度経度の取得 val latitude = location.latitude val longitude = location.longitude } } override fun onLocationError(error: String) { // エラー処理 } }) GPSLocationManagerを⽤意して、取得を⾏う 02 STEP 取得 位置情報の取得は、たった10⾏程度でできました！
60. エリアと⾃分の距離を計算する 60 03 STEP 計算 三平⽅の定理で計算をしていくのは誤差が⼤きい Haversine公式を⽤いて良い感じに距離を出す
61. エリアと⾃分の距離を計算する 61 03 STEP 計算 Haversineのアルゴリズムを実装する import kotlin.math.* fun distanceInMeters(lat1: Double, lon1: Double, lat2: Double, lon2: Double): Double { val R = 6371000.0 // 地球の半径（メートル） val dLat = Math.toRadians(lat2 - lat1) val dLon = Math.toRadians(lon2 - lon1) val a = sin(dLat / 2) * sin(dLat / 2) + cos(Math.toRadians(lat1)) * cos(Math.toRadians(lat2)) * sin(dLon / 2) * sin(dLon / 2) val c = 2 * atan2(sqrt(a), sqrt(1 - a)) return R * c }
62. エリアの中に⼊っているか判定をする 62 ⾃分の位置と、監視する位置の 距離を確認をする部分 fun checkMonitorLocation(latlon1: LatLon, latlon2: LatLon , radius: Double): Boolean { val distance = distanceInMeters(latlon1.latitude, latlon1.longitude, latlon2.latitude, latlon2.longitude) return distance <= radius } 04 STEP 実⾏
63. Geofenceの実装例 〜やり⽅〜 63 計算の部分を位置情報を取得するごとに⾏う gpsLocationManager.getLastLocation(object : GPSLocationManager.MyLocationCallback { override fun onLocationResult(location: Location?) { if (location != null) { val checkResult = checkMonitorLocation(monitorLocation, LatLon(location.latitude, location.longitude), monitorRadius) // ⾃分の位置と、監視する位置を計算した結果を表⽰ // ここでやりたい動作をcheckResultを利⽤して切り替える Log.d(TAG, ${checkResult}) } } override fun onLocationError(error: String) { // エラー処理 } }) 04 STEP 実⾏ あとは、checkResultの値を利⽤して動作を切り替えるだけ
64. 単純なGPSを⼀度だけ取得するやり⽅ 64 お疲れ様です 簡単なGeofenceの実装ができました！！
65. Geofenceの実装⽅法 〜まとめ〜 65 通知をする範囲を決める 01 定義 ⾃分の位置情報を取得する 02 取得 範囲に⼊っていたら動作を⾏う 04 実⾏ ⾃分がその領域に⼊っているか計算をする 03 計算
66. ⽬次 1. 位置情報サービスの仕組みについて 2. ジオフェンシングとは？ 3. ⾃分でジオフェンスを実装をしてみる 4. もう少し効率的にジオフェンスを実装してみる 5. GMSのジオフェンスの実装⽅法 6. 簡単な実演 7. まとめ 66
67. 今回の⾃作Geofenceのソースコード 67 https://github.com/harutiro/MyGeofence GitHubで公開しているので、 詳しいコードはこちらを確認してみてください
68. このままの実装では動作が重い 68 GPSを取得する処理は電池寿命に ⼤きく関わる... うまく最適化を⾏い、電池寿命を伸ばす
69. Geofenceの実装⽅法 69 通知をする範囲を決める 01 定義 ⾃分の位置情報を取得する 02 取得 範囲に⼊っていたら動作を⾏う 04 実⾏ ⾃分がその領域に⼊っているか計算をする 03 計算 取得⽅法を ⼯夫してみる
70. 効率的なGPSの取得⽅法 70 マップとゲームで 利⽤したいデータは同じ しかし、2回取得して⾮効率 02 STEP 取得
71. 効率的なGPSの取得⽅法 71 GooglePlay開発者サービスが 中継して、最後に取得した 位置情報を再利⽤できる 02 STEP 取得 GooglePlayService
72. 効率的なGPSの取得⽅法 72 requestLocationUpdates を利⽤して⾏う AndroidDevelopers 現在地の更新情報をリクエストする https://developer.android.com/develop/sensors-and-location/location/request-updates?hl=ja 02 STEP 取得
73. 効率的なGPSの取得⽅法 ~実装⽅法~ 73 private var getRate: Long = 10000//取得頻度(ms) private var minRate: Long = 5000//更新頻度(ms) private var fusedLocationClient: FusedLocationProviderClient = LocationServices.getFusedLocationProviderClient(context) private var locationRequest: LocationRequest? = null private var locationCallback: LocationCallback? = null 変数と定数を⽤意する 02 STEP 取得
74. LocationRequestを⽤意して定期実⾏をする 74 // LocationRequestの設定 locationRequest = LocationRequest.Builder(Priority.PRIORITY_HIGH_ACCURACY, getRate)    // 10秒ごとに取得 .setMinUpdateIntervalMillis(minRate) // 最⼩間隔5秒 .build() 02 STEP 取得 Priority.PRIORITY_HIGH_ACCURACYは精度の指定 getRateは取得間隔をミリ秒単位で指定 詳しい設定内容は次のスライドで⾏います
75. 電池の最適化についての参考⽂献 75 https://developer.android.com/develop/sensors-and-location/location/battery?hl=ja 電池の最適化の内容はAndroidDevelopersの 記事を参考にして作成しています。
76. ⼀般的な電池消耗について 76 • 精度: 位置情報データの精度 ◦ 精度が⾼いほど電池の消耗が激しくなる • 頻度: 位置情報が計算される頻度 ◦ 位置情報の計算頻度が⾼いほど電池の消費量が増加する • レイテンシ: 位置情報データの配信が遅れる度合 ◦ レイテンシが低いほど、電池の消費量が増加します LocationRequestを⾃分の欲しい情報に合わせて設定する
77. LocationRequestで精度を変更する⽅法 77 • PRIORITY_HIGH_ACCURACY ◦ 可能な限り最も⾼い精度の位置情報が提供される。 ◦ GPS、Wi-Fi、セルラーが有効化され、様々なセンサーが使われる ◦ 電池が著しく消耗する可能性がある • PRIORITY_BALANCED_POWER_ACCURACY ◦ 正確な位置情報が提供される⼀⽅で、電⼒消費が最適化されます ◦ GPS はほとんど使⽤されないで、Wi-Fi 情報とセルラー情報を利⽤する • PRIORITY_LOW_POWER ◦ 低い精度（都市レベル）の位置情報を提供する ◦ 主として基地局の情報に依存し、GPS と Wi-Fi からの⼊⼒の使⽤を避ける ◦ 電池の消耗を最⼩限に抑える • PRIORITY_NO_POWER ◦ 他のアプリから位置情報を受け取る 位置情報の精度を指定するには、setPriority() メソッドを使⽤する [ 精度 ]
78. LocationRequestで頻度を変更する⽅法 78 setIntervalMillis() とsetMinUpdateIntervalMillis() を使⽤する [ 頻度 ] • setIntervalMillis() ◦ アプリのために位置情報を計算する時間間隔を指定する ◦ 単位はミリ秒 • setMinUpdateIntervalMillis() ◦ 最⼩の更新時間 ◦ setIntervalMillis() で設定した時間より早くきても、 データを渡さないようにする バッテリー消費を抑えるためできる限り⻑い間隔にしたほうがいい
79. LocationRequestでレイテンシを変更する⽅法 79 setMaxUpdateDelayMillis() を使⽤する [ レイテンシ ] • 位置情報の更新を遅らせることができる最⻑時間を設定する このパラメータは、位置情報のバッチ処理動作を制御する • 2 秒間隔で最⼤ 10 秒の更新遅延を指定してリクエストが⾏われた場合、 デバイスは 10 秒ごとに 5 つの場所のバッチを配信する • バッチ処理とは ◦ センサー⾃体は動かしてバッファに⼊れておき、 データの処理はまとめて⾏うこと。 GooglePlayService LocationRequest　 https://developers.google.com/android/reference/com/google/android/gms/location/LocationRequest.Builder#public-locationrequest.builder-setmaxupdatedelaymillis-long-maxupdatedelaymillis
80. LocationRequestを⽤意して定期実⾏をする 80 // LocationRequestの設定 locationRequest = LocationRequest.Builder(Priority.PRIORITY_HIGH_ACCURACY, getRate)    // 10秒ごとに取得 .setMinUpdateIntervalMillis(minRate) // 最⼩間隔5秒 .build() 02 STEP 取得 精度：可能な限り⾼くする 頻度：5000ミリ秒(5秒) レイテンシ：頻度と同じ 今回は素早く動作を判定したいため、以下のような設定にする
81. 再取得をするコールバックを⽤意する 81 locationCallback = object : LocationCallback() { // 再取得をするコールバックの作成 override fun onLocationResult(locationResult: LocationResult) { for (location in locationResult.locations) { Log.d(TAG, “${location}”) // ロケーションの取得 } } override fun onLocationAvailability(availability: LocationAvailability) { if (!availability.isLocationAvailable) { Log.e(TAG,"Location unavailable") // エラー処理 } } } fusedLocationClient.requestLocationUpdates(locationRequest!!, locationCallback!!, null) // ⼀定期間後にコールバックを実⾏するようにコールバックを代⼊する 02 STEP 取得 位置情報を取得した時の動作を記述する
82. エリアと⾃分の距離を計算する 82 03 STEP 計算 計算のアルゴリズムは、前回と全く同じ import kotlin.math.* fun distanceInMeters(lat1: Double, lon1: Double, lat2: Double, lon2: Double): Double { val R = 6371000.0 // 地球の半径（メートル） val dLat = Math.toRadians(lat2 - lat1) val dLon = Math.toRadians(lon2 - lon1) val a = sin(dLat / 2) * sin(dLat / 2) + cos(Math.toRadians(lat1)) * cos(Math.toRadians(lat2)) * sin(dLon / 2) * sin(dLon / 2) val c = 2 * atan2(sqrt(a), sqrt(1 - a)) return R * c }
83. 距離を元に動作を切り分ける 83 計算の部分を位置情報を取得するごとに⾏う fun startLocationUpdates(callback: MyLocationCallback) { locationCallback = object : LocationCallback() { override fun onLocationResult(locationResult: LocationResult) { for (location in locationResult.locations) { val checkResult = checkMonitorLocation(monitorLocation, LatLon(location.latitude, location.longitude), monitorRadius) // ⾃分の位置と、監視する位置を計算した結果を表⽰ // ここでやりたい動作をcheckResultを利⽤して切り替える Log.d(TAG, ${checkResult}) } // 省略されています } } } 04 STEP 実⾏ あとは、checkResultの値を利⽤して動作を切り替えるだけ
84. 効率的にジオフェンスを実装する⽅法のまとめ • FusedLocationを⽤いて効率的に位置情報の取得を⾏う • 位置情報の取得を他のアプリと共有して取得頻度を下げる • 精度‧頻度‧レイテンシを調整して最適化を図る 84
85. ⽬次 1. 位置情報サービスの仕組みについて 2. ジオフェンシングとは？ 3. ⾃分でジオフェンスを実装をしてみる 4. もう少し効率的にジオフェンスを実装してみる 5. GMSのジオフェンスの実装⽅法 6. 簡単な実演 7. まとめ 85
86. ⾃作のGeoFenceで⾟かった点 86 GeoFenceの作成と監視を GMSのライブラリに任せてみる • 精度と電⼒消費量のチューニングが難しい • アルゴリズムや計算が難しい
87. GMSとは 87 Google のアプリや API をまとめたもの。 Google アプリが連携して端末の機能を補完する。 Google Mobile Service（GMS） ※1 Google GoogleMobileService https://www.android.com/intl/ja_jp/gms/ ※1
88. 参考にさせてもらった記事 88 ※1 AndroidDevelopers ジオフェンスの作成と監視 https://developer.android.com/develop/sensors-and-location/location/geofencing?hl=ja ※1 AndroidDevelopers のジオフェンスの 作成と監視を参考にしています
89. GMSのGeoFenceを利⽤すると良い理由 89 • アルゴリズムは全てライブラリに任せられる • バックグラウンドで最初から実⾏してくれる • 電池の最適化も⾃動で⾏ってくれる
90. GMSのGeoFenceの制限 90 • 円形のジオフェンスしか作れない • ジオフェンスが作れる個数は100個まで • ジオフェンスの⼤きさが⼩さすぎると うまく発⽕しないことも ◦ 100ｍ以上の⼤きさにすると良い ※1 AndroidDevelopers ジオフェンスの最適な半径を選択する https://developer.android.com/develop/sensors-and-location/location/geofencing?hl=ja#choose-the-optimal-radius-for-your-geofence ※1
91. 今回のGMSのGeofenceのソースコード 91 https://github.com/harutiro/GMOGeofence GitHubで公開しているので、 詳しいコードはこちらを確認してみてください
92. GMSでの実装⽅法 ~⼿順~ 92 ライブラリの導⼊とManifestの設定をする 01 設定 ジオフェンスを作成をする 02 作成 ジオフェンスへの出⼊りを処理する 03 実⾏
93. パーミッションの設定とライブラリの設定 93 01 STEP 設定 <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" /> <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" /> <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_BACKGROUND_LOCATION" /> implementation(libs.play.services.location) play-services-location = "21.3.0" play-services-location = { module = "com.google.android.gms:play-services-location", version.ref = "play-services-location" } 前回のライブラリとほとんど変わらない
94. 実装⽅法 ~やり⽅~ 94 02 STEP 作成 ここからはGeoFenceの作成を⾏っていきます
95. あらかじめデータ型を定義する 95 data class LatLon( val latitude:Double, val longitude:Double ) 02 STEP 作成 緯度経度をまとめた型 data class EntryData( val key:String, val value:LatLon ) GeoFenceの情報を⼊れるための型
96. 位置情報 API にアクセスする⽅法 96 var geofencingClient: GeofencingClient = LocationServices.getGeofencingClient(_activity) 02 STEP 作成 位置情報 API にアクセスするに、 ジオフェンス クライアントのインスタンスを作成する private val geofenceList = mutableListOf<Geofence>() 登録したジオフェンスのリストを残す変数
97. GeoFenceの設定 97 fun createGeofence(entry: EntryData, radius: Float) { val item = Geofence.Builder() // ジオフェンスを識別するためのID .setRequestId(entry.key) // ジオフェンスの範囲と場所を設定 .setCircularRegion( entry.value.latitude, entry.value.longitude, radius ) // ジオフェンスの有効期限を設定 今回は無期限 .setExpirationDuration(Geofence.NEVER_EXPIRE) // ⼊室してから60秒間滞在したらアラートを発⽣させる .setLoiteringDelay(60000) // 対象となる遷移タイプを設定します。 アラートはこれらに対してのみ⽣成されます .setTransitionTypes(Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_ENTER or Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_EXIT or Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_DWELL) // ジオフェンスのベストエフォート通知応答性を設定します。 .setNotificationResponsiveness(5000) .build() geofenceList.add(item) } 02 STEP 作成 細かい説明は次のスライドから⾏います GEOFENCE_TRANSITION_DWELLを利⽤する時は、 setLoiteringDelayをsetTransitionTypeの前に設定をする
98. GeoFenceの位置と半径の設定 98 // ジオフェンスの範囲と場所を設定 .setCircularRegion( entry.value.latitude, entry.value.longitude, radius ) 02 STEP 作成 • 半径の単位はメートル、緯度経度の単位は度数法で渡す • ジオフェンスの最⼩半径を 100〜150 メートルに設定する必要がある • Wi-Fi が利⽤可能な場合、位置情報の精度は20〜50 メートル 屋内の位置情報を利⽤できる場合は、精度範囲を 5 メートルほどに狭めれる • Wi-Fi の位置情報を利⽤できない場合は、精度範囲が数百メートルから 数キロメートルに広がる場合がある
99. GeoFenceの有効期限の設定 99 // ジオフェンスの有効期限を設定 今回は無期限 .setExpirationDuration(Geofence.NEVER_EXPIRE) 02 STEP 作成 • ジオフェンスの有効期限を設定する。 この期間が過ぎると、ジオフェンスは⾃動的に削除される • 単位はミリ秒で設定する。 • 無制限にしたい場合は、Geofence.NEVER_EXPIREを代⼊する
100. 滞在扱いにする期間を設定する 100 // ⼊室してから60秒間滞在したらアラートを発⽣させる .setLoiteringDelay(60000) 02 STEP 作成 • エリアの侵入してから滞在しているか判定するまでの時間を ミリ秒単位で設定する • たとえば、setLoiteringDelayが 30,000 ミリ秒 (30秒) に設定されている場合、 ユーザーが この期間中にジオフェンス内に留まると、約 30,000 ミリ秒後 (30秒) にアラートを送信する • ユーザーがこの時間内にジオフェンスから出ると、アラートは送信され ない • 遷移タイプに Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_DWELLフィルターが含まれている 場合は、設 定は必須
101. GeoFenceの対象となる遷移タイプの設定 101 // 対象となる遷移タイプを設定します。 .setTransitionTypes(Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_ENTER or Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_EXIT) 02 STEP 作成 ユーザーがジオフェンスに⼊ったことを⽰す遷移タイプ Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_ENTER ユーザーがジオフェンスを出たことを⽰す遷移タイプ Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_EXIT ユーザーがジオフェンスに⼊り、⼀定時間そこに留まってるか⽰す遷移タイプ Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_DWELL
102. GeoFenceの応答時間 102 // ジオフェンスのベストエフォート通知応答性を設定します。 .setNotificationResponsiveness(5000) 02 STEP 作成 • 単位はミリ秒 • 応答性の値を⼤きく設定すると電⼒を⼤幅に節約できる • 応答性の値に⾮常に⼩さい値を設定しても、ジオフェンスに 出⼊りした直後に通知が届くとは限らない • 内部的に、応答性の値を調整して電⼒を節約する場合がある
103. GeoFenceの設定 まとめ 103 02 STEP 作成 これで最⼩設定の設定が終わりました fun createGeofence(entry: EntryData, radius: Float) { val item = Geofence.Builder() // ジオフェンスを識別するためのID .setRequestId(entry.key) // ジオフェンスの範囲と場所を設定 .setCircularRegion( entry.value.latitude, entry.value.longitude, radius ) // ジオフェンスの有効期限を設定 今回は無期限 .setExpirationDuration(Geofence.NEVER_EXPIRE) // ⼊室してから60秒間滞在したらアラートを発⽣させる .setLoiteringDelay(60000) // 対象となる遷移タイプを設定します。 アラートはこれらに対してのみ⽣成されます .setTransitionTypes(Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_ENTER or Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_EXIT) // ジオフェンスのベストエフォート通知応答性を設定します。 .setNotificationResponsiveness(5000) .build() geofenceList.add(item) }
104. ジオフェンスと最初のトリガーを指定する 104 fun getGeofencingRequest(): GeofencingRequest { return GeofencingRequest.Builder().apply { // トリガーを設定します。 setInitialTrigger(GeofencingRequest.INITIAL_TRIGGER_ENTER) addGeofences(geofenceList) }.build() } ジオフェンスが追加された瞬間、およびデバイスが⼀定時間そのジオフェンス内にいる場合にトリガーを実⾏する GeofencingRequest.INITIAL_TRIGGER_ENTER ジオフェンスが追加された瞬間、およびデバイスがすでにそのジオフェンス内にいる場合に、トリガーを実⾏する GeofencingRequest.INITIAL_TRIGGER_EXIT ジオフェンスが追加された瞬間、およびデバイスがすでにそのジオフェンスの外側にいる場合に、トリガーを実⾏する GeofencingRequest.INITIAL_TRIGGER_DWELL 02 STEP 作成
105. GeoFenceの出⼊りを処理するレシーバを定義 105 private val geofencePendingIntent: PendingIntent by lazy { val intent = Intent(activity, GeofenceBroadcastReceiver/:class.java) PendingIntent.getBroadcast(activity, 0, intent, PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT) } GeoFenceのトリガーが発動した時にどのような動作をして欲しいか、 ブロードキャストレシーバーを定義しておく PendingIntentを⽤いる 02 STEP 作成
106. ジオフェンスの追加 106 // もし追加をする時に、位置情報の取得を常にとやっていない場合はエラーになる geofencingClient.addGeofences(getGeofencingRequest(), geofencePendingIntent).run { addOnSuccessListener { Log.d(TAG, "addGeoFences: Success") } addOnFailureListener { Log.e(TAG, "addGeoFences: Failure") Log.e(TAG, it.toString()) } } GeofencingRequest オブジェクトと PendingIntent を指定して、 GeoFenceを作成する。 成功かどうかで、リスナーが呼び出される 02 STEP 作成
107. 今回のライブラリにおける位置情報の取得⽅法 今回のジオフェンスのライブラリは、 位置情報の取得部分「⾃動」でやってくれる。 ⾃分で記述をする必要がないため、 「電池の効率化」なども⾃動でやってくれる 107 02 STEP 作成
108. ジオフェンスへの出⼊りを処理する 108 class GeofenceBroadcastReceiver : BroadcastReceiver() { override fun onReceive(context: Context?, intent: Intent?) { // この中に動作を書いていく } } 03 STEP 実⾏ ブロードキャストレシーバーを⽤意して、 イベントを検知した時にバックグラウンドで動作をする サービスなどでも動作はするらしいが、 公式ではブロードキャストレシーバーがおすすめと書かれていました
109. レシーバーの設定をManifestにする。 109 <application // …省略 tools:targetApi="31"> <activity>   // …省略 </activity> <receiver android:name=".feature.geofence.GeofenceBroadcastReceiver" android:enabled="true" android:exported="true" /> </application> 03 STEP 実⾏
110. ジオフェンスへの出⼊りを処理する 110 // GeoFencingイベントを取得 val geofencingEvent = GeofencingEvent.fromIntent(intent!!) // エラーハンドリング if (geofencingEvent?.hasError() == true) { val errorMessage = GeofenceStatusCodes .getStatusCodeString(geofencingEvent.errorCode) Log.e(TAG, errorMessage) return } 03 STEP 実⾏ GeoFencingのイベントをIntentから取得して、エラーハンドリングを⾏う
111. ジオフェンスへの出⼊りを処理する 111 // GeoFencingイベントのタイプを取得 val geofenceTransition = geofencingEvent?.geofenceTransition // ⼊室‧退室‧滞在しているかの判定 if ( geofenceTransition == Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_ENTER || geofenceTransition == Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_EXIT || geofenceTransition == Geofence.GEOFENCE_TRANSITION_DWELL ) { // この中に、どのような挙動をさせたいか書く } 03 STEP 実⾏ GeoFenceがどの状態で動作をしたのかを識別する。 ここで⼊室と退室で動作を切り替えることもできる
112. ジオフェンスへの出⼊りを処理する 112 // ジオフェンスのトリガーイベントが発⽣した場合の処理 val triggeringGeofence: List<Geofence>? = geofencingEvent.triggeringGeofences // トリガーされたジオフェンスの情報を利⽤して必要な処理を⾏います if (triggeringGeofence != null) { for (geofence in triggeringGeofence) { val requestId: String = geofence.requestId sendNotification(context, "ジオフェンスの「${transitionTypes(geofence.transitionTypes)}」ました") } } 03 STEP 実⾏ どのジオフェンスがトリガーとなったのかを取得する。 今回は通知を発⾏するコードを想定して作成している。 sendNotification() は通知を発⾏するメソッドを別で⽤意している
113. 実装⽅法 ~やり⽅~ これでエリアに⼊ったり出たりしたら 通知を発⾏してくれる アプリが作成できました 113
114. GMSでの実装⽅法 ~まとめ~ 114 ライブラリの導⼊とManifestの設定をする 01 設定 GeoFenceを作成をする 02 作成 ジオフェンスへの出⼊りをトリガーとした 処理を記述する 03 実⾏
115. ⽬次 1. 位置情報サービスの仕組みについて 2. ジオフェンシングとは？ 3. ⾃分でジオフェンスを実装をしてみる 4. もう少し効率的にジオフェンスを実装してみる 5. GMSのジオフェンスの実装⽅法 6. 簡単な実演 7. まとめ 115
116. 評価実験に⽤いるシチュエーション [実験内容] ジオフェンシングの精度と電池消費量が アプローチによってどのような差が ⽣まれるのかを確認する 116 [実験⽅法] 渋⾕の街を「何もしていない状態」 「⾃作ジオフェンスで監視をしている状態」 「GMSのジオフェンスで監視をしている状態」 の3つの状態のスマートフォンを持ち⼀周歩き、 電流の消費量と通知のタイミングを記録する [条件] • 半径は500m • 取得頻度は5秒程度に合わせる • セルラー情報は取れていない • スリープモードにしない
117. 実験様⼦ 117
118. 実験様⼦ 118
119. 実験結果 電⼒消費量 119 154.37 平均 141.00 中央値 40.90 標準偏差 268.72 平均 244.00 中央値 89.06 標準偏差 152.28 平均 131.00 中央値 62.14 標準偏差 ⾃作で作成したジオフェンスはかなりの電⼒を消費した ライブラリのジオフェンスは何もしていない時とほぼ変わらない
120. 120 ⾃作のジオフェンスは500mの円の付近で通知を出した GMSのジオフェンスは300m~700mほどの地点で通知を出した 実験結果 通知タイミング ⼊室判定 退室判定 GMSのジオフェンスの判定地点 ⾃作のジオフェンスの判定地点
121. 121 実験まとめ • ⾃作のジオフェンシングは精度が良く遅延が少ない代わりに 通常状態に2倍ぐらいの電⼒を消費する • GMSのジオフェンシングは電池消費は少ないが、 かなり遅延がかかって動作をする • 結果にはかけていないが、GMSのジオフェンシングは2回実験 を⾏い、通知がならなかった ◦ 少し信頼度は低いかも
122. ⽬次 1. 位置情報サービスの仕組みについて 2. ジオフェンシングとは？ 3. ⾃分でジオフェンスを実装をしてみる 4. もう少し効率的にジオフェンスを実装してみる 5. GMSのジオフェンスの実装⽅法 6. 簡単な実演 7. まとめ 122
123. GMSと⾃作のGeoFenceメリデメ⼀覧 123 項⽬ GMSのGeoFence ⾃作のGeoFence 電池持ち 通常の状態とそこまで 変わらない 通常の2倍ほど 形 円形のみ ⾃由な多⾓形 精度 多少発⽕するまでに時間 がかかる 取得間隔を狭めれば⾼い GeoFenceの個数 100個 無制限 実装⾯ 特に位置情報サービスの 知識がなく作れる ⾊々考えた上でチューニング をする必要がある
124. 電池寿命を向上させる⽅法 124 • 位置情報の取得では ◦ 精度‧頻度‧レイテンシを必要な情報に合わせて設定する • Geofenceでは ◦ ⾃分のいる位置から明らかに離れている ジオフェンスしかない場合は、取得間隔を減らす
125. まとめ 125 • GeoFenceとは特定のエリアを仮想的な境界線で囲み、 対象が中にいるか外にいるかを推定できるもの • 位置精度と消費電⼒はトレードオフの関係なので、 うまくチューニングをする必要がある • GMSを利⽤すると、知識がない状態でも 簡単に位置推定を効率的に⾏える