TMMOB 6. Coğrafi Bilgi Sistemleri Kongresi, 23-25 Ekim 2019, Ankara.

* Sorumlu Yazar: Tel: (0212) 276 04 34 Faks: -

E-posta: onure@boni.me (Onur EROĞLU), mehmetdogan7@gmail.com Mehmet Doğan),

Konum Tabanlı Hizmetler, Bluetooth Tabanlı İç Mekan Konumlandırma Hizmeti, Antalya İli Örneği Onur Eroğlu1, *, Mehmet Doğan2

1Geomatik Mühendisi, Boni Global İletişim Hizmetleri A.Ş, 2Geomatik Yüksek Mühendisi, Antalya Büyükşehir Belediyesi, 07310, Antalya.

Genişletilmiş Özet Konum tabanlı hizmetler (Location Based Services), mobil cihazlardan yararlanarak kullanıcının konumunun belirlendiği ve

belirlenen bu konumu kullanarak kullanıcıların konuma dayalı çeşitli ihtiyaçlarına cevap veren bilgi sistemleridir. Günümüzde

özellikle mobil cihazların ve mobil iletişim teknolojilerinin gelişmesi ve yaygınlaşması ile kullanıcıların mobil uygulamalardan

beklentileri farklılaşmaya başlamıştır. Bu sistemlerin kullanıldığı uygulamalar ile en fazla karşılaşılan alanlardan birisi de

yönlendirme uygulamalarıdır. Cep telefonları üzerinde artık birçok sensör ve radyo sinyali alıcısı bulunmakta ve kapalı alanlarda

konum tespiti sistemleri de bunlardan birkaçını ya da hepsini kullanarak konum hesabı yapabilmektedir. Küresel konum belirleme

sistemi verisinin kullanılamaz olduğu kapalı mekânlarda yüksek başarımlı konum belirleme servislerinin geliştirilebilmesi için

pozisyon bilgisini aktaracak vericilere ihtiyaç duyulmaktadır. Beaconlar düşük enerjili bluetooth (Bluetooth Low Energy – BLE)

teknolojisini kullanarak konum bilgisi sağlayan bir teknolojidir. Bu çalışmada Antalya Büyükşehir Belediyesi ana hizmet binasının iç

mekân navigasyon yönlendirmesinin bluetooth teknolojisi ile sunulduğu hizmete dair teknik bilgiler verilerek değerlendirilmesi

yapılacak ve geliştirilerek yaygınlaştırılması hususunda öneriler getirilecektir.

Anahtar Sözcükler

Antalya, Akıllı Kent Uygulamaları, İç Mekan Konumlandırma, Yaya Navigasyonu, Bluetooth Beacon,

1. Giriş

Konum Tabanlı Hizmetler; bir mobil cihazın coğrafi konum bilgisinden yararlanan ve bu bilgilere dayanarak son

kullanıcıya bir dizi hizmet vermek için uygulamalar geliştiren bilgi sistemidir.[1] Bu servisler mobil kullanıcılara konum

verilerine dayalı kişiselleştirilmiş hizmetler ve uygulamalar sunabilmektedirler. [2] 2000’li yılların başında GPS

kullanımının sivil ve ticari kullanımlar için daha duyarlı hale gelmesi ile beraber konum tabanlı servisler, mobil cihaz

üreticileri ve telekom şirketleri için ticari bir katma değer yaratmak adına gelişmeler yarattı.[3] Gelişen akıllı mobil

cihazlar ve mobil iletişim sistemler ile beraber yönlendirme uygulamaları ön plana çıkmaktadır. Özellikle büyük yerleşim

alanlarında trafik yoğunluğu bilgisi ve gidilmek istenen yere kadar yönlendirme, mobil kullanıcılara dış mekanlarda

asistan görevi görmektedir. Lokasyon servisleri mobil kullanıcıların ihtiyaçları doğrultusunda lokal ölçekte veya global

ölçekte hizmet sağlayabilmektedir. Dang-en ve Zhili (2015), çalışmalarında lokal bir veritabanında kampüs bazlı, web

tabanlı bir dış mekan navigasyon servisi geliştirmişlerdir. Servisin gelişiminde JavaScript,XML,PHP ve GNSS

teknolojileri kullanılmıştır [4]. Öte yandan LBS global ölçekte Google+, Foursquare gibi sosyal ağlar ile mobil

kullanıcılara yer bildirimi, yer keşfi, konum bazlı etkinliklere erişim gibi hizmetler sunmaktadır.[5]

Günümüzde insanların günlük yaşamda vakitlerinin yaklaşık 90%‘ını iç mekanlarda geçirdiği göz önüne

alındığında, bu ortamlarda mekan bilgisi giderek önemli hale gelmektedir.[6] Kapalı mekanlarda küresel konumlama

verisinin kullanılmaz olması durumu, gidirek kompleks bir hale mekanlarda yaşayan insanoğlunu yeni teknolojiler

üretmeye mecbur kılmıştır. Kapalı mekanlarda mobil kullanıcıların konum bilgilerini elde edebilmek amacı ile Wi-Fi

tabanlı, Beacon (Bluetooth Low Energy – BLE) tabanlı, RFID tabanlı (Radio Frequency Identification Device), Ultra

Wideband tabanlı ve Akustik Sinyal tabanlı konumlandırma teknolojileri geliştirilmiştir.[7]

Bu çalışmada kullanılan düşük enerjili Bluetooth işaretçi (beacon) teknolojisinin iletişim teknolojisi olan düşük

enerjili Bluetooth (Bluetooth Low Energy BLE), geleneksel bluetooth standardının düşük güç tüketen modelidir.

Geleneksel Bluetooth teknolojisini kullanan cihazlarda güç tüketimi yaklaşık olarak 30 mA mertebesindeyken, BLE

teknolojisini kullanan cihazlarda güç tüketimi 15 mA'in altında gerçekleşmektedir [18]. Söz konusu olan bu düşük güç

tüketimi ve düşük güç uyku modlarından dolayı, BLE cihazları yıllarca görev yapabilmektedir. BLE, geleneksel

Bluetooth ile aynı frekans bandında 2,4 GHz’de çalışmakta olup, 2 MHz’lik farklı bir frekans atlamalı yayılmış spektrum

(frequency hopping spread spectrum – FHSS) yapısı kullanmaktadır [18]. BLE işaretçi (beacon) ise, düşük enerjili

Bluetooth teknolojisini kullanan konum tabanlı bir etkileşim teknolojisidir. BLE işaretçi (beacon) teknolojisi iç mekanda

tam konum belirleme yerine BLE işaretçi (beacon) vericisine yakın olunduğunun tespit edilmesi şeklindeki

uygulamalarda öncelikle kendine kullanım alanı bulmuştur. Bu yüzden bu teknoloji, müzelerde, yakından pazarlama

uygulamalarında, otomatik kayıt yaptırma (check-in) ve temassız ödeme gibi kullanım alanlarında daha sık kendini

göstermektedir. İç mekan konum belirleme sistemlerinde kullanımı ise genelde navigasyon ile yönlendirme amaçlıdır,

ayrıca yoklama sistemlerinde aktif olarak kullanılmaktadır. BLE işaretçi (beacon) kullanılarak iç mekanda hassas olarak

konum belirleme çalışmaları son beş yılda ağırlık kazanmıştır. İç mekan konumu, her bir işaretçi (beacon)’ın sınırlı

menzili ile belirlenir ve kullanıcının konum bilgisi, kapsama alanındaki tüm BLE işaretçi (beacon)’lardan alınan

Konum Tabanlı Hizmetler, Bluetooth Tabanlı İç Mekan Konumlandırma Hizmeti, Antalya İli Örneği

işaretlerin kesişiminden elde edilir. BLE işaretçi (beacon) tabanlı iç mekan konum belirleme sistemlerinde ortalama hata,

genellikle 1 m – 2 m aralığında değişmektedir [18].

Bu çalışmada farklı iç mekan konumlandırma teknolojileri incelenmiş, Antalya Büyükşehir Belediyesi Ana

Hizmet Binası’nda görme ve işitme engelli bireyler için bleutooth teknolojisi kullanılarak sunulan navigasyon hizmetine

dair teknik bilgiler ışığında hizmetin geliştirilmesi ve sürdürülebilirliğinin sağlanması adına çözüm önerileri sunulmuştur.

2. İç Mekan Konum Servisi Teknolojileri

2.1 Wi-Fi Tabanlı Fingerprint Yöntemi

Wi-Fi tabanlı iç mekan konumlandırma sistemleri iki aşamalı bir çalışma (çevrim içi-çevrim dışı) sonucu elde

edilebilir.[8] Çevrim içi aşamada kapalı mekan içerisinde mobil cihazlar kullanırak Wi-Fi cihaz bilgisi MAC ID ve buna

bağlı sinyal kuvveti göstergesi RSSI verileri elde edilir.[9] Bu verilere dayanarak kapalı mekanın sinyal haritası elde edilir

ve t anında x,y konumunda var olan MAC ID ve RSSI verileri birbirleri ile eşlenir. [10] Çevrimdışı aşamada ise mobil

cihazlar birleri eşleyen verilere dayanarak son kullanıcı için anlık konum hesaplar.[11]

Şekil 1: İç mekân konum tespitinin çevrimiçi ve çevrimdışı aşamaları [12] Şekil 2: Kapalı mekan RSSI sinyal haritası

2.1 Beacon Tabanlı-Trileteration Yöntemi

Beacon, bataryalar ile çalışan düşük enerjili bluetooh sinyalleri yayan bir radyo vericisidir[13]. Bu vericiler

bluetooth protokolleri yardımı ile bluetooth özelliğine sahip mobil cihazlar ile iletişime geçerbilirler. Mobil cihazlar

beacon vericilerinden uzaklaştıkça algıladıkları RSSI değeri giderek azalır. Farklı işletim sistemlerine sahip mobil

cihazlarda maximum algıma oranı değişiklik göstermektedir. 4 dbm sinyal yayılım gücü, 1.2 metre yükseklikte

konumlandırılmış beaconlar, iOS işletim sistemine sahip mobil cihazlarda 85 metre, android işletim sistemi sahip mobil

cihazlarında ise 100 metreye kadar kapsama alanına sahiptirler.[14] Kapsama alanları beaconların sinyal yayılım gücü,

konumlandırıldığı yükseklik, bulunduğu ortamın sinyal yansıtma oranına göre değişiklik göstermektedir. Trileteration

yöntemi ise; alıcı (mobil cihazlar) ve vericiler (beacon) arasındaki mesafenin tahminlenmesi sonucu alıcı cihazın

konumunu bulma esasına dayanır. Mobil cihazın konumunun tahminlenmesi için 3 veya daha fazla vericinin sinyal güçleri

dikkate alınır.[15] Yöntem kullanılırken vericilerin mesafeye bağlı olarak sinyal güçlerinin katlanarak azalacağı veya

artacağı dikkate alınmalıdır.

Şekil 3: Trileteration Yöntemi kullanılarak iç mekan konum belirlenmesi [16]

Onur Eroğlu, Mehmet Doğan

3. Uygulama

3.1. Çalışma Alanı

2011 yılında Tüik tarafından Nüfus ve Konut Araştırması raporuna göre nufüsumuzun %1.4’ünü görme engelli

bireyler, %1.1’ini işitme engelli bireyler oluşturmaktadır. [17] Güncel nüfusumuz ile oranlandığında Türkiye’de yaklaşık

olarak 1.120.000 görme engelli birey, 880.000 işitme engelli birey bulunmaktadır. Görme ve işitme engelli bireylerin

topluma kazandırılması ve engelsiz bir ortam sağlanması motivasyonu ile Antalya Büyükşehir Belediyesi Ana Hizmet

Binası’nda Mayıs 2018 tarihinde görme ve işitme engelli bireyler için erişilebilir standartlarda kapalı alan navigasyon

uygulaması faaliyete geçirilmiştir. Uygulamanın tasarımı, teknoloji seçimi, sistem entegrasyonu, sistem testleri ve

optimizasyon aşamaları için 2 aylık bir proje planlama süresi belirlenmiştir.

3.2. İç Mekan Konum Servisleri Kullanımında Teknoloji Seçimi

İç mekanda konum verileri elde etmek adına mevcutta binada bulunan wi-fi altyapısının sinyal yayma gücü ve

kapsama alanı incelendi. Mevcut altyapıda anlık +- 40 db’lik sinyal değişimleri gözlemlendi ve bu değişimlerin konum

doğruluğunu azaltma ihtimaline karşın kısıtlı olan proje süresinde, beacon sensörleri kullanılarak konum servisi sağlama

yoluna gidildi. Konum belirleme yöntemi olarak ise Trileteration yöntemi seçildi. Yöntemin seçilmesindeki en büyük

etken yöntem ise ilgili algoritmanın hali hazırda proje ekibi içerisinde geliştirilmiş olmasıdır.

3.3. Sistem Tasarımı

İlk olarak mobil cihazlar beaconlardan yayılan sinyal değerlerini ve beaconlara ait olan UUID değerlerini toplar,

daha sonra toplanan değerler konum belirleme algoritmasında (trileteration) anlamlandırılıp konum verisi olarak konum

servisleri üzerinden mobil uygulamaya iletir. Ayrıca konum bilgileri veri tabanına da kaydedilir. Mobil uygulama ihtiyacı

olan harita bilgilerini de (ilgi noktası vb) veritabanından mobil web servisleri aracılığı ile alır. Eğer uygulama cache

süresini aşmış ise harita bilgileri, API metodları üzerinden aktarılmaktadır.

Şekil 4: İç Mekan Konum Servisi Tasarımı

3.4. Beaconların Hazırlanması ve Entegrasyonu

Mobil cihazların beaconlar ile iletişime geçtiğinde, konum belirlenmesi adına, beaconlara ait öznitelik bilgileri

önemlidir. Bu nedenle proje ekibince her beacon için spesifik olarak UUID (Universally Unique İdentifier) kodu, bina

bilgisinin ayırt edilebilmesi için Major kod atandı. Beaconlarda bağlantı olarak Bluetooth 5.0 protokol olarak iBeacon

tercih edildi.

Beacon seçiminin ardından binanın vaziyet planı üzerinden kat planları analiz edilerek, beaconların hangi sıklıkta

ve bina içerisinde hangi noktalara homojen dağıtılarak sisteme entegre edilmesi gerektiğine karar verildi. Beaconlar

yaklaşık olarak 5 ila 10 metre arasında değişen sıklıkla, katlarda bulunan 4 metre yükseklikteki tavanlara monte edildi.

Binada ortak kullanım alanlarını da kapsayacak şekilde 116 beacon yerleşimleri gerçekleştirildi.

Konum Tabanlı Hizmetler, Bluetooth Tabanlı İç Mekan Konumlandırma Hizmeti, Antalya İli Örneği

Şekil 5 : Beacon Konumlandırması

3.5. Mobil Uygulama

Görme ve işitme engelli bireyler için iki farklı işletim sisteminde çalışabilen (iOS, Android) erişilebilir bir iç

mekan navigasyon uygulaması geliştirildi. Uygulama, görme engelli bireylerin mobil uygulamayı kullanabilmesi için

teknik geliştirmeler ile işletim sistemlerinin ekran okuyucularına uyumlu hale getirildi. (iOS için VoiceOver, Android

için TalkBack). Uygulamanın temel olarak 2 fonksiyonu yerine getirmesi hedeflendi. Bu fonksiyonlar, engelli bireyi

seçtiği hedefe yönlendirmek ve etrafında olan yer bilgilerini seslendirmektir.

Şekil 6 : Uygulama Ekranları (Etrafımda Ne Var ? ve Navigasyon Fonksiyonu)

3.6. Mobil Uygulama Yönetim Paneli

Uygulama veri tabanında kayıtlı bulunan binanın vaziyet planı üzerinden elde edilen mekânsal bilgilerinin,

sürekli güncel tutulması ve kullanım raporlamalarının alınabilmesi ihtiyacına yönelik olarak yönetim paneli

geliştirilmiştir. Panel kullanıcıları ilgi noktası (poi.) oluşturma, değiştirme, silme gibi işlemleri harita üzerinden

yönetebilmektedir. Ayrıca uygulama üzerinden anonim olarak veri tabanına kaydedilen kullanıcı bilgilerinden elde edilen

sayısal analitik bilgileri de bu panel üzerinden görüntülenmesi amaçlanmıştır. Yönetim paneli, Asp.Net Framework ile

geliştirilmiştir.

Onur Eroğlu, Mehmet Doğan

Şekil 7: Yönetim Panel Ekranı

3.7 Erişilebilir İç Mekan Navigasyon Uygulamasının Çalışma Alanı Testleri

Erişilebilir İç Mekan navigasyon uygulaması 7 gün boyunca gönüllülerden bir araya gelen görme ve işitme

engelli bireyler tarafından test edilmiştir. Hedef kullanıcıların deneyimleri neticesindeki geri bildirimleri sonucunda

binanın özellikle yürüyen merdiven ve galeri boşluğu alanlarında konum doğruluğunun azaldığı ve yönlendirmeleri stabil

yapamadığı gözlemlendi. Yürüyen merdiven alanlarının metalik yüzey içermesinden sinyallerin multipath (yansıma)

etkisi gösterdiği, galeri boşluklarında ise boşluğa yakın olan beaconların interference (girişim) etkisi gösterdiği saptandı.

Bu alanlarda pratik çözümler sağlanarak beaconların yansıma ve girişim etkisi göstermeyecek şekilde farklı yeni

konumlara monte edilmesiyle bu tespitler giderildi.

Ayrıca bina dışından bina içerisine girinceye kadar ki kısımlardan olan üst geçit ve toplu ulaşım araçlarından

inilip binilen durak yerinden olmak kaydıyla görme engellilerin erişebilmesi için görme engelli yürüme yolu hissedilebilir

yüzey zemini sarı yer çizgileri montajları yapılarak eksiklik giderilmiştir.

Şekil 8: Çalışma Alanı ve Hissedilebilir Yüzey Zemini

Konum Tabanlı Hizmetler, Bluetooth Tabanlı İç Mekan Konumlandırma Hizmeti, Antalya İli Örneği

4. Sonuç

2018 yılının Mayıs ayında çalışma alanında devreye alınan erişilebilir iç mekân navigasyon uygulaması 2019

yılı Eylül sonu itibariyle yaklaşık hizmet kullanımı 1000 defa olacak şekilde görme ve işitme engelli bireye (tekil) hizmet

vermiştir. Kullanıcıların, uygulamayı yaklaşık 4 dakika kullandığı ve 5905 kez navigasyon yönlendirme hizmeti aldığı

raporlanmıştır. Bu zaman diliminde sistemin çalışabilirliğini etkileyen acil veya kritik olarak nitelendirilebilecek bir

problemle karşılaşılmamıştır. Beacon cihazlarının batarya kullanılmasından ötürü bakım ve onarım süreçleri yaklaşık 3

er aylık periyotlar ile yapılmaktadır. Projenin ilerleyen safhalarında konum servislerinin Wi-Fi tabanlı olarak çalışması

konusunda geliştirmeler hedeflenmektedir.

Bu uygulama ile çalışma alanında görme ve işitme engelli bireylerin asistan teknolojiler yardımıyla bağımsız

hareket edebilmeleri sağlanmış ve uygulanabilirliğinin test edilmesi sağlanmıştır. Kamu hizmet alanları tüm vatandaşların

ortak kullanım alanlarıdır. Çalışma alanında temel olarak işitme ve görme engelli grup hedef alınarak çözüm getirilmiş

olsa da gelecek yıllarda kamusal alanlarda iç mekân konumlandırma servisleri kullanılarak tüm vatandaşlara hizmet

verecek benzer uygulamaların hayata geçirilerek yaygınlaştırılmasına örnek teşkil edeceği düşünülmektedir.

5. Kaynaklar [1] Location Based Services on Mobile in India For IAMAI - Version: 14 April 2008

http://www.iamai.in/Upload/policy/LBS_Draft_Indicus

[2] Singhal, Manav & Shukla, A.. (2012). Implementation of Location based Services in Android using GPS and Web

Services. International Journal of Computer Science Issues. 9. 237-242.

[3] Haosheng Huang, Georg Gartner, Jukka M. Krisp, Martin Raubal & Nico Van de Weghe (2018) Location based services:

ongoing evolution and research agenda, Journal of Location Based Services, 12:2, 63-93, DOI:

10.1080/17489725.2018.1508763

[4] Dang-en ,X. Zhili,Z. “ A Local Bounding Box Method for Campus Navigation Based on Baidu Map” in 2015 Seventh

International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation.

[5] Haosheng Huang, Georg Gartner, Jukka M. Krisp, Martin Raubal & Nico Van de Weghe (2018) Location based services:

ongoing evolution and research agenda, Journal of Location Based Services, 12:2, 63-93, DOI:

10.1080/17489725.2018.1508763

[6] K.-J. Li, J. Lee, "Indoor spatial awareness initiative and standard for indoor spatial data", Proceedings of IROS 2010

Workshop on Standardization for Service Robot, vol. 18, 2010.

[7] F. Zafari, A. Gkelias and K. K. Leung, "A Survey of Indoor Localization Systems and Technologies," in IEEE

Communications Surveys & Tutorials, vol. 21, no. 3, pp. 2568-2599, thirdquarter 2019,doi:

10.1109/COMST.2019.2911558

[8] Brás, L., Carvalho, N. B., Pinho, P., Kulas, L., & Nyka, K. (2012). A review of antennas for indoor positioning systems.

International Journal of Antennas and Propagation, 2012(Article ID 953269)

[9] Ali, M. U., Hur, S., & Park, Y. (2019). Wi-Fi-Based Effortless Indoor Positioning System Using IoT Sensors. Sensors

(Basel, Switzerland), 19(7), 1496. doi:10.3390/s19071496

[10-12] USTEBAY, S., GÜMÜŞ, E., AYDIN, M., & SERTBAŞ, A. (2017). İÇ MEKÂN KONUM TESPİTİNDE SİNYAL

HARİTASININ KÜÇÜLTÜLMESİ VE PERFORMANS ANALİZİ. Gazi ÜNiversitesi MüHendislik-MimarlıK FaküLtesi

Dergisi, 32(4). doi:http://dx.doi.org/10.17341/gummfd.20897

[11] Liu, H., Darabi, H., Banerjee, P., & Liu, J. (2007). Survey of wireless indoor positioning techniques and systems. IEEE

Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C (Applications and Reviews), 37(6), 1067-1080.

[13] Sehto, Azhar. (2018). Beacon Based Indoor Positioning System. 10.13140/RG.2.2.17361.79200.

[14] Jeongyeup Paek, JeongGil Ko, and Hyungsik Shin, “A Measurement Study of BLE iBeacon and Geometric Adjustment

Scheme for Indoor Location-Based Mobile Applications,” Mobile Information Systems, vol. 2016, Article ID 8367638, 13

pages, 2016. https://doi.org/10.1155/2016/8367638.

[15] Shchekotov, M. (2014). Indoor Localization Method Based on Wi-Fi Trilateration Technique.

[16] Kang, J., Seo, J., & Won, Y. (2018). Ephemeral ID Beacon-Based Improved Indoor Positioning System. Symmetry, 10(11),

622. doi:10.3390/sym10110622

[17] Türkiye İstatistik Kurumu Nufüs ve Konut Araştırması Engellilik Araştırma Sonuçları 2011. Erişim Tarihi 27.09.2019.

Erişim Adresi: https://ailevecalisma.gov.tr/media/5677/nufus-ve-konut-arastirmasi-engellilik-arastirma-sonuclari.pdf

[18] Ferreira, C.M.S., Oliveira, R.A.R., Gambini, H.S. and Frery, A.C. 2013. Characterization of FHSS in Wireless Personal

Area Networks. 39–44.