Bluetooth Channel Soundingによるアクセサリの発見

Channel Soundingを使ってBluetoothアクセサリの距離と方向を認識する方法を学びましょう。新しいNearby Interaction APIとCore Bluetooth APIの詳細と、アクセサリ側で必要となる変更点について解説します。消費電力を最適化しながら、スムーズな体験と優れた応答性を実現できます。

リソース

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サードパーティ製アクセサリとのNearbyインタラクション

こんにちは！私はGretchenです。 Core Bluetoothチームに所属しています。今日は、近くにあるBluetoothアクセサリを見つける新しい方法をご紹介します。 Channel Soundingを使った方法です。まず、Channel Soundingの活用方法についていくつかのアイデアをご紹介します。そして、その仕組みについてもお話しします。次に、アプリへの実装方法をご説明します。 Core Bluetoothを使って距離を取得する方法と、 Nearby Interactionを使ってアクセサリまでの距離と方向を取得する方法です。

次に、 Channel Soundingをサポートするハードウェアを構築するためのヒントをお伝えします。最後に、次のステップについてお話しします。

では、概要から始めましょう。

パーティーを主催しているとします。

室内ではオーブンを使って料理をしていて、庭ではスモーカーも稼働させています。

両方の場所に Bluetooth温度計を設置しています。すべてを完璧に調理するために。通知が届きました。温度計の1つが設定した温度に達したことを知らせています。

アプリを開くと、プローブは右側8メートル先にあると表示されます。あれはスモーカーに違いない！

Channel Soundingがあれば、温度プローブを混同することはありません。それぞれの距離を測定できます！

iOS上のサードパーティ製アクセサリまでの距離を測定する方向も含めて測定する方法はいくつかあります。

最高の精度を求めるなら、アクセサリに Ultra Widebandチップセットを追加して、アプリでNearby Interaction フレームワークを使用します。

詳しい情報については、「Explore Nearby Interaction with third-party accessories」をご覧ください。ただし、アクセサリに Bluetoothチップセットしかない場合は、 Bluetooth Channel Soundingが最善の選択肢です。

過去にRSSIを使って距離を推定したことがあるかもしれませんが、 Channel Soundingでは実際に距離を測定できます。 Channel Soundingを試してみることをお勧めします。より高い精度によってアプリが恩恵を受けられる場面で。では、Channel Soundingは具体的にどのように機能するのでしょうか？

iPhoneがBluetoothアクセサリとペアリングおよび接続されているとします。

このシナリオでは、 iPhoneはイニシエーターと呼ばれます。そして、アクセサリはリフレクターと呼ばれます。

iPhoneはアクセサリに信号（トーン）を送信します。アクセサリはそのトーンを反射して返します。

iPhoneは信号が伝送中にどのように変化するかを測定します。一方から他方へ、そして戻るまでの変化を。

このプロセスを2.4GHzバンドのチャンネル全体にわたって繰り返すことで、 iPhoneはこれらの反射されたトーンの変化率を観察します。チャンネルごとに、そしてそれを使ってイニシエーターとリフレクター間の距離を推定します。この距離測定プロセスをプロシージャと呼びます。

では、アプリでChannel Soundingを実行するにはどうすればよいのでしょうか？距離だけが必要な場合は、 Core Bluetoothを使用できます。始める前に、アクセサリがペアリングされセットアップされていることを確認してください。 AccessorySetupKitを使用して、 Core Bluetoothで接続します。詳しい方法についてはドキュメントをご参照ください。では、距離を測定するコードを見てみましょう。

まず、ローカルのiOSデバイスで Channel Soundingがサポートされているか確認します。 CBCentralManager.supportsFeatures メソッドを使用します。

接続済みのCBPeripheralがあれば、 startChannelSoundingSessionを呼び出します。 CBPeripheralオブジェクトに対して。

iOSはChannel Soundingのプロシージャを繰り返し実行します。各プロシージャが完了すると、

デリゲートメソッド peripheral didReceive resultsが測定された距離（メートル）とともに呼び出されます。

Channel Soundingセッションを終了する準備ができたら、 cancelChannelSoundingSessionを呼び出します。

セッションが終了すると、デリゲートメソッド peripheral didCompleteChannelSoundingSessionが呼び出されます。

次に、 Nearby Interactionを使って距離と方向を測定する方法をご説明します。

もう一度確認しますが、アクセサリがAccessorySetupKitを通じてペアリングおよびセットアップされていることを確認します。そして、CoreBluetoothで接続されています。 Channel Soundingセッションを作成する前に、ローカルのiOSデバイスがサポートしているか確認します。 supportsBluetoothChannelSoundingメソッドを使って。

次に、設定オブジェクトを作成します。 CoreBluetoothの peripheral.identifierを渡します。 bluetoothChannelSoundingIdentifierとして。

方向を取得するには、 CameraAssistanceが必要です。必要な場合は、必ず有効にしてください。

最後に、NISessionを作成します。デリゲートを設定し、作成した新しいアクセサリ設定で実行します。

アクセサリが移動中か静止中かをアプリが把握している場合は、 Nearby Interactionに伝えることができます。そうすることで、より正確な方向推定に役立てられます。セッションでupdateMotionStateを呼び出します。 accessoryオブジェクトのdiscoveryTokenを渡して。

例えば、アクセサリが壁に取り付けられたタグであれば、.stationaryを渡します。移動するオブジェクトに取り付けられている場合は、.movingを渡します。

デリゲートコールバックは UWBの場合と同じです。

距離と方向を含む NINearbyObjectsの更新を受け取ります。

距離と方向の両方の結果は、 Bluetooth Channel Soundingの生の測定値とカメラ入力の融合によって向上します。

距離と方向の両方はオプションであることを覚えておいてください。 Channel Sounding測定が失敗した場合、 distanceはnilになることがあります。

iOSは自動的に外れ値をフィルタリングし、より良いユーザー体験のために結果を平滑化します。 iOS 27では、アプリがフォアグラウンドにある間 Channel Soundingを使用します。アプリがバックグラウンドに移動すると、 Channel Soundingセッションは一時停止されます。

また、注意が必要なのは、他のBluetoothやWi-Fiのアクティビティが増加すると、 iOSはChannel Soundingの測定頻度を下げる場合があります。 Channel SoundingはN1チップを搭載した iPhoneで利用できます。

次に、アクセサリを適切に動作させる方法を説明します。 iOS上のChannel Soundingと連携するために。

アクセサリはBluetooth 6.3をサポートしている必要があります。そして、inline PCT機能が必要です。

iOSはフェーズベースの測距を使用するため、チップセットはmode-0とmode-2もサポートしている必要があります。 Bluetooth仕様で定義されているように。

T_FCSはトーン間のインタースペースタイミングです。アクセサリが少なくとも100µsの T_FCSをサポートしていることを確認してください。

さて、Channel Soundingについてすべてご説明しましたが、次は何でしょう？互換性のあるアクセサリで APIを試してみてください。距離の測定によって、人々とアプリとの関わり方がどう変わるか想像してみてください。 Developer Forumsでご質問ください。そして、Feedback Assistantを使ってフィードバックをお送りください。ありがとうございました！

3:43 - Start a Core Bluetooth Channel Sounding session

import CoreBluetooth

func isChannelSoundingSupported() -> BOOL {
    guard centralManager.state == .poweredOn else { return }
    if #available(iOS 27.0, *) {
        // Check current device supports Bluetooth Channel Sounding
        return CBCentralManager.supportsFeatures(.channelSounding)
    }
}

func startChannelSounding(_ peripheral: CBPeripheral) {
    guard peripheral.isConnected else { return }
    if #available(iOS 27.0, *) {  
        // Step 1: Create a CBChannelSoundingSessionConfiguration
        let config = CBChannelSoundingSessionConfiguration(role: .initiator)

        // Step 2: Start the channel sounding session
        peripheral.startChannelSoundingSession(config)
    }
}

4:09 - Receive distance results and cancel a session

import CoreBluetooth

// Receive distance results
func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral,
                didReceive results: CBChannelSoundingProcedureResults?,
                error: Error?) {
    guard let results = results else { return }

    let distance = results.distance
    
    // Do something with distance
}

// Cancel a Channel Sounding session
func cancelChannelSounding(_ peripheral: CBPeripheral) {
    guard peripheral.isConnected else { return }
    if #available(iOS 27.0, *) {
        // Cancel the channel sounding session
        peripheral.cancelChannelSoundingSession(config)
    }
}

func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral,
                didCompleteChannelSoundingSession error: Error?) {   
    // Session is complete
}

4:41 - Start a Nearby Interaction Channel Sounding session

import CoreBluetooth
import NearbyInteraction

// Configure a Nearby Interaction Channel Sounding session
func startChannelSoundingThroughNearbyInteraction(_ peripheral: CBPeripheral) {
    if #available(iOS 27.0, *) {        
        // Step 1: Check current device supports Bluetooth Channel Sounding
        guard NISession.deviceCapabilities.supportsBluetoothChannelSounding else { return }

        // Step 2: Create an NINearbyAccessoryConfiguration
        let config = NINearbyAccessoryConfiguration(
            bluetoothChannelSoundingIdentifier: peripheral.identifier, 
            previousChannelSoundingIdentifier: nil)

        // Step 3: Enable camera assistance for direction support
        if NISession.deviceCapabilities.supportsCameraAssistance { 
            config.isCameraAssistanceEnabled = true
        }
    }
}

5:19 - Run a Nearby Interaction Channel Sounding session

import CoreBluetooth
import NearbyInteraction

// Run a Nearby Interaction Channel Sounding session
func runChannelSoundingThroughNearbyInteraction(_ config: NINearbyAccessoryConfiguration) {
    // Create an NISession
    let session = NISession()
    session.delegate = self
    // Run the NISession with the accessory configuration
    session.run(config)
}

// Improve Nearby Interaction direction outputs
func updateAccessoryMotionState(_ isMoving: Bool) {
    NIMotionActivityState motionState = isMoving ? .moving : .stationary
    
    // Tell NISession about.the accessory's motion state
    session.updateMotionState(motionState, forObjectWithToken: object.discoveryToken)
}

// Receive NISession updates
func session(_ session: NISession, didUpdate nearbyObjects: [NINearbyObjects]) {   
    guard let object = nearbyObjects.first else { return }

    if let distance = object.distance {
        // Do something with distance
    }

    if let direction = object.horizontalAngle {
        // Do something with horizontal angle
    }
}

0:00 - Introduction
Discover the three aspects of Bluetooth Channel Sounding that will be discussed in this video.
0:50 - Overview
Find inspiration for using Bluetooth Channel Sounding.
3:17 - Core Bluetooth API
Learn how to get distance with the Core Bluetooth API.
4:34 - Nearby Interaction API
Get distance and direction with the Nearby Interaction API.
7:05 - Hardware tips
Understand the hardware requirements for Bluetooth Channel Sounding.

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