watchOSとMapKitを駆使した位置情報収集：バッテリー消費最小化と取得精度向上テクニック

位置情報は現代のアプリケーションで不可欠な要素の一つであり、Apple Watchにおいても例外ではありません。しかし、watchOSにおける位置情報の取得はバッテリーの消費という課題に直面します。そのため、watchOSとMapKitを連携させ、適切な頻度で精度良く位置情報を取得する一方で、バッテリーを極力消費させない方法が求められます。
本トークでは、位置情報収集の基本、MapKitの詳細な機能、watchOSの消費電力管理の仕組み、そしてこれらが相互にどのように影響を及ぼすか、バッテリー消費最小化と取得精度向上のテクニックについて解説します。位置情報の取得精度とバッテリー消費は一見トレードオフの関係にあるようにみえますが、watchOSの仕様を理解し、MapKitの使用方法を最適化することで、この二つのバランスを適切に維持することを目指します。

発表者 / satoshoco https://twitter.com/satoshoco
https://fortee.jp/iosdc-japan-2023/proposal/78e681dc-9c24-4a32-aef5-75aeb124fb6e

Transcript

1. Shoko Sato 1 watchOSとMapKitを駆使した 位置情報収集 バッテリー消費最⼩化と 取得精度向上テクニック
2. 2 ベンチャー企業のフロントエンドエンジニア、マーケティングマネー ジャーを経て、2019年9⽉よりLINEのDeveloper Successチームに てエンジニア組織のTech Branding, Trainingや技術カンファレンス の運営を担当。イベントやブログ、動画などを中⼼に社内外の技術コ ミュニティの盛り上げや機会づくりなど各組織のサポートに従事す る。またGoogle Developer Group TokyoとWTM Tokyoのオーガ ナイザーとして、様々な技術コミュニティに参画。 個⼈でiOS/Androidアプリ開発に挑戦中。趣味はゲームとギターとバ イクとヨガと料理。最近着物と茶道を勉強中。 X(Twitter): @satoshoco Shoko Sato Instruction / iOSDC Japan 2023 Introduction
3. 3 Introduction
5. 5 位置情報 01 02 03 04 05 Summary 消費電⼒ MapKit PoC & Result まとめ
6. 6 01 位置情報
7. 7 位置情報の取得技術 01. 位置情報 GPS (Global Positioning System) 原理：24基の⼈⼯衛星からの信号を受信し、その時刻の差から位置を計算します。 ⻑所：屋外での⾼い精度。世界中どこでも利⽤可能。 短所：屋内や⾼層ビルの間では信号が弱まり、精度が低下します。また、初回の位置 特定に時間がかかることがあります。
8. 8 01. 位置情報 出典）https://support.apple.com/ja-jp/HT203033 GPS Wi-Fi 基地局 Bluetooth iOS/watchOS
9. 9 02 消費電⼒
10. 10 watchOSの消費電⼒管理の仕組み ハードウェア最適化 02. 消費電⼒ センサーの管理 アンビエント・ディスプレイ アプリのバックグラウンド活動の制限 通知と更新 通信の最適化 エネルギー節約モード
11. 11 位置情報の取得と消費電⼒ ⾼頻度のデータ取得 バックグラウンド処理 02. 消費電⼒
12. 12 03 MapKit
13. 13 03.MapKit 参考）https://developer.apple.com/documentation/mapkit/ ズーム・パン アノテーション オーバーレイ ルート検索・ナビゲーション
14. 14 03.MapKit
15. 15 実装⼿順 03.MapKit 1. MapKit導⼊ 2. 位置情報の取得 3. watchOSとの連携 4. iOSでの受信と表⽰ 参考）https://developer.apple.com/documentation/corelocation
17. 18 03.MapKit / 検証⽤アプリ
20. 参考）https://developer.apple.com/documentation/watchconnectivity/wcsessiondelegate/1615637-session 03.MapKit / 検証⽤アプリ
21. 25 04 PoC & Result
22. 26 Core Location 04. PoC & Result • Background • 取得精度 • 取得間隔（距離） • 位置情報の変化 プロパティ 参考）https://developer.apple.com/documentation/corelocation
23. 27 allowsBackgroundLocationUpdates 04. PoC & Result True False 参考）https://developer.apple.com/documentation/corelocation/cllocationmanager/1620568-allowsbackgroundlocationupdates アプリがバックグラウンドで実⾏されているときに位置情報の 更新を受信するかどうかを制御するプロパティ
24. 28 desiredAccuracy 04. PoC & Result 取得精度：アプリが受け取りたい位置情報の精度 参考）https://developer.apple.com/documentation/corelocation/cllocationmanager/1423836-desiredaccuracy kCLLocationAccuracyBestForNavigation kCLLocationAccuracyBest kCLLocationAccuracyNearestTenMeters kCLLocationAccuracyHundredMeters kCLLocationAccuracyKilometer kCLLocationAccuracyThreeKilometers
25. 29 distanceFilter 04. PoC & Result 参考）https://developer.apple.com/documentation/corelocation/cllocationmanager/1423500-distancefilter 取得間隔（距離）：更新イベントが発⽣するまでにデバイスが⽔平 ⽅向に移動しなければならない最⼩距離（メートル）
26. 30 CLActivityType 04. PoC & Result 参考）https://developer.apple.com/documentation/corelocation/clactivitytype 位置情報の変化：位置情報の更新に関連するアクティビティの タイプを⽰す定数 Automotive Navigation Fitness Other Navigation Other airborne
27. 31 バッテリーの消費/ステータス管理 04. PoC & Result 参考）https://developer.apple.com/documentation/watchkit/wkinterfacedevicebatterystate
28. 32 3つの⼿段を⽤いてPoC 04. PoC & Result Walk Bike Car
29. 33 04. PoC & Result How Background desired Accuracy distance Filter activity Type Battery (Before) Battery (After) Distance Time Speed(m/s) Battery walk 2km TRUE Nearest Ten Meters None Fitness 97 95 2.11 0:23:28 1.5 95 walk 2km TRUE Best None Fitness 95 93 2.09 0:21:41 1.6 94 walk 2km TRUE Hundred Meters None Fitness 93 91 3.79 0:22:49 2.77 92 walk 2km TRUE Kilometer None Fitness 91 90 3.55 0:22:16 2.66 91 walk 2km TRUE Three Kilometers None Fitness 90 89 3.46 0:22:01 2.62 89 walk 2km FALSE Best None Fitness 89 86 4 0:22:42 2.94 86 bike 2km TRUE Best None Fitness 86 85 2 10:30 3.17 85 bike 2km TRUE Nearest Ten Meters None Fitness 85 84 1.97 0:08:51 3.71 84 bike 2km TRUE Hundred Meters None Fitness 84 83 2.69 0:08:22 5.35 83 bike 2km TRUE Kilometer None Fitness 84 83 2.46 0:07:36 5.38 83 walk 2km TRUE BestForNavigation None Fitness 84 83 2.42 0:23:21 1.6 89 walk 2km TRUE Best 1 Fitness 82 81 2.11 0:21:31 1.63 82 注意） それぞれ20kmの道のりを様々なプロパティの組み合わ せで実証した発表者独自の環境による結果です
30. 34 04. PoC & Result allowsBackgroundLocationUpdates False True
31. 35 最⾼の精度 kCLLocationAccuracy Best 10メートル以内の精度 kCLLocationAccuracy NearestTenMeters 100メートル以内の精度 kCLLocationAccuracy HundredMeters 1キロメートル以内の精度 kCLLocationAccuracy Kilometer 04. PoC & Result >> Walk ナビゲーション⽤途に 最適な最⾼の精度 kCLLocationAccuracy BestForNavigation 3キロメートル以内の精度 kCLLocationAccuracy ThreeKilometers バックグラウンド: True, 取得間隔: None, 位置情報の変化: Fitness 取得精度: desiredAccuracy
32. 36 最⾼の精度 kCLLocationAccuracy Best 10メートル以内の精度 kCLLocationAccuracy NearestTenMeters 100メートル以内の精度 kCLLocationAccuracy HundredMeters 1キロメートル以内の精度 kCLLocationAccuracy Kilometer 04. PoC & Result >> Bike ナビゲーション⽤途に 最適な最⾼の精度 kCLLocationAccuracy BestForNavigation 3キロメートル以内の精度 kCLLocationAccuracy ThreeKilometers バックグラウンド: True, 取得間隔: None, 位置情報の変化: Fitness 取得精度: desiredAccuracy
33. 37 最⾼の精度 kCLLocationAccuracy Best 10メートル以内の精度 kCLLocationAccuracy NearestTenMeters 100メートル以内の精度 kCLLocationAccuracy HundredMeters 1キロメートル以内の精度 kCLLocationAccuracy Kilometer 04. PoC & Result >> Car ナビゲーション⽤途に 最適な最⾼の精度 kCLLocationAccuracy BestForNavigation 3キロメートル以内の精度 kCLLocationAccuracy ThreeKilometers バックグラウンド: True, 取得間隔: None, 位置情報の変化: Automotive Navigation 取得精度: desiredAccuracy
34. 38 最⾼の精度 kCLLocationAccuracy Best 10メートル以内の精度 kCLLocationAccuracy NearestTenMeters 100メートル以内の精度 kCLLocationAccuracy HundredMeters 1キロメートル以内の精度 kCLLocationAccuracy Kilometer 04. PoC & Result >> Car ナビゲーション⽤途に 最適な最⾼の精度 kCLLocationAccuracy BestForNavigation 3キロメートル以内の精度 kCLLocationAccuracy ThreeKilometers バックグラウンド: True, 取得間隔: None, 位置情報の変化: Automotive Navigation 取得精度: desiredAccuracy
35. 39 取得精度の変化によるバッテリー消耗 04. PoC & Result 最⾼の精度 kCLLocationAccuracy Best 10メートル以内の精度 kCLLocationAccuracy NearestTenMeters 100メートル以内の精度 kCLLocationAccuracy HundredMeters 1キロメートル以内の精度 kCLLocationAccuracy Kilometer ナビゲーション⽤途に 最適な最⾼の精度 kCLLocationAccuracy BestForNavigation 3キロメートル以内の精度 kCLLocationAccuracy ThreeKilometers 2% 2% 2% 1% 1% 1% ※それぞれ2キロの距離を計測した結果
36. 40 位置情報取得の精度と頻度、バッテリー消耗の関係 精度: 位置情報の取得技術や環境、デバイス の性能による精度の変動。 頻度: 位置情報の更新頻度を⾼くすると、 精度が向上するが、バッテリー消耗も増⼤。 トレードオフ: ⾼い精度と⾼頻度の更新の バランス。 04. PoC & Result > Consideration
37. 41 ⼀定時間位置情報が更新されない時の処理 04. PoC & Result > Consideration
38. 42 04. PoC & Result > Consideration 参考）https://developer.apple.com/documentation/corelocation/cllocationmanager/1620553-pauseslocationupdatesautomatical pausesLocationUpdatesAutomatically location-managerオブジェクトが位置情報の更新を⼀時停⽌するかどうかを⽰す
39. 43 04. PoC & Result > Consideration
40. 44 05. まとめ アプリのユースケースに合わせたプロパティの設定と実装が⼤事
41. 45 ・バックグラウンドの挙動についてはまだ研究が必要 ・実際のユースケースに合わせたアプリを作って個別課題の解決を模索 ・バッテリーの減少が残数値によっては⼀定でないと考えられる。⻑時間 のワークアウトでの減少率の調査が必要（もっと歩かなければ） ・位置情報の検証には体⼒と時間が必要。⼀緒に歩いてくれる⼈募集中 05. まとめ >> 次回に向けて
42. 46 Thank you! @satoshoco