Android App für Bluetooth LE Ruder-Sensoren

Zusammenfassung

FlexOmega ist ein schweizerisches Unternehmen, welches Sensoren für Ruder entwickelt, die es einem Ruderer ermöglichen seine Leistungen zu Messen. Diese Sensoren werden über Bluetooth mit dem Smartphone verbunden, wo die Daten aus den Sensoren verarbeitet und angezeigt werden. Diese Arbeit beschäftigte sich mit der Entwicklung einer Proof of Concept Applikation für Android. Die Ziele für die App sind eine Verbindung mit zwei Sensoren aufzubauen, die Daten zu verarbeiten und diese anschliessen zu persistieren. Dabei ist die Verwendung von Bluetooth auf Android nicht ganz trivial und hat viele Tücken.

Schlüsselbegriffe

Android, Kotlin, Bluetooth LE, IoT

Zielsetzung

Eine Android App als Proof of Concept für FlexOmega zu erstellen. Mit folgende Ziele:

• Verbindungsaufbau zwischen dem Smartphone und zwei Sensoren.
• Sicherstellung einer robusten Verbindung zwischen den Sensoren und dem Smartphone. Darunter wird verstanden:
  • kein oder möglichst geringer Verlust an übertragenen Paketen.
  • die Verbindung sowie die Kernfunktionalität (Empfang, Umformatierung und Speicherung) der App bleiben bestehen, wenn die App in den Background versetzt wird.
  • das Verhalten bei Verbindungsunterbruch ist definiert und implementiert.
• Erarbeitung von Tests, um verifizieren zu können, dass die Applikation richtig läuft.
• Persistierung der übertragenen Daten auf dem Smartphone.
• Keine oder nur sehr geringe Beeinträchtigung des Antwortverhaltens (Responsiveness) respektive der Bildflüssigkeit.

Ausgangslage

Das dargestellte Referenzmodell veranschaulicht das Gesamtsystem. Hierbei ist zu Erkennen, dass der Ruderer nicht nur einen, sondern zwei Sensoren gleichzeitig nutzt. Beide Sensoren sind mit dem Smartphone verbunden und übermitteln unabhängig voneinander Daten an das Smartphone. Ebenfalls dargestellt ist die Option für das Senden der Daten an den FlexOmega Server.

Im Verlauf der letzten Jahre versuchte FlexOmega sich daran, eine neue Crossplattform-App für sowohl iOS als auch Android zu entwickeln. Diese Versuche sind bislang gescheitert. Dafür verantwortlich sind hauptsächlich die beiden folgenden Ursachen, welche die User-Experience erheblich beeinträchtigen:

1. Hohe Übertragungsrate der Sensoren
   Jeder FlexOmega-Sensor sendet Datenpakete synchron mit einer Frequenz von 50 Hz an das Smartphone. Jedes dieser Datenpakete besteht aus 20 Bytes. Das Empfangen und Verarbeiten dieser Pakete erfolgt auf dem Smartphone asynchron. Das stellt vor allem bei solch hoher Frequenz bei Crossplattform, insbesondere hinsichtlich Android, ein für FlexOmega bislang nicht gelöstes Problem dar.
2. Abbruch der Bluetooth Verbindung
   Die Verbindung zwischen den Sensoren und dem Smartphone war grundsätzlich nach etwa 40 Sekunden unterbrochen.

Ergebnisse

Hinsichtlich Verbindungsaufbau zwischen dem Smartphone und zwei Sensoren:

• Der Verbindungsaufbau war grundsätzlich erfolgreich.
• Es waren keine Probleme feststellbar.

Hinsichtlich Sicherstellung einer robusten Verbindung zwischen den Sensoren und dem Smartphone

• Die Stabilität der Verbindung war mit Herausforderungen belastet.
  Daher
  • Bleibt der mögliche Verlust von Daten-Paketen eine bislang nicht erfolgreich gelöste Herausforderung.
  • Ist das Verhalten bei Verbindungsunterbruch weder definiert noch implementiert.
• Die Verbindung sowie die Kernfunktionalität (Empfang, Umformatierung und Speicherung) der App bleiben bestehen, wenn die App in den Background versetzt wird.

Hinsichtlich Erarbeitung von Tests, um verifizieren zu können, dass die Applikation richtig läuft:

• Tests wurden erarbeitet und durchgeführt.

Hinsichtlich Persistierung der übertragenen Daten auf dem Smartphone:

• Die Persistenz wurde umgesetzt.
• Nach anfänglichen Schwierigkeiten war die Persistenz verlässlich stabil.

Hinsichtlich keiner oder nur sehr geringer Beeinträchtigung des Antwortverhaltens (Responsiveness) respektive der Bildflüssigkeit:

• Auf einer Skala von 1 bis 10 (10 = bestens) liegt die erreichte Responsiveness bei 9.
• Nach anfänglichen kleinen Schwierigkeiten war die Responsiveness auf hohem Niveau verlässlich stabil.

Projektdaten

• Projektdauer: 20.02.2023 - 18.08.2023
• Teamgrösse: 1 Person
• Aufwand in Personenstunden: 360h

Auftraggeber

Mandanis angewandte Mechanik GmbH
https://mandanis.ch/mandanis-angewandte-mechanik/
Bergstrasse 113, CH-6010 Kriens

Projektteam

Jehuda Ruzinski, Informatik
jehuda.ruzinski@students.fhnw.ch

Kontakt

Prof. Thomas Amberg
thomas.amberg@fhnw.ch

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