flutter_ble_peripheral / flutter_blue_plus - FlutterでBLE通信と距離推定を実装する

概要

flutter_ble_peripheral は端末をBLEビーコン（Advertiser）として動作させるためのパッケージ
flutter_blue_plus はBLEデバイスのスキャンや接続、データ取得など受信側（Scanner）として利用できるパッケージ

BLE通信の仕組み

Advertiser（発信側）: BLEビーコンとしてUUIDや任意データを広告
Scanner（受信側）: 周囲のBLEビーコンをスキャンし、RSSI（受信信号強度）や広告データを取得

導入

spubspec.yaml に以下を追加

dependencies:
  flutter_ble_peripheral: ^2.0.1
  flutter_blue_plus: ^2.0.2

使用方法

Android の設定

<!-- Google Play Storeにアプリが Bluetooth LE を使用することを通知 -->
<uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="false" />

<!-- Android 12 以降の端末用 -->
<!-- BLEデバイスのスキャン権限（位置情報は使用しない設定） -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_SCAN" android:usesPermissionFlags="neverForLocation" />
<!-- BLEデバイスへの接続権限 -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_CONNECT" />

<!-- Android 11 以前の端末用 -->
<!-- 基本的なBluetooth機能の使用権限 -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" android:maxSdkVersion="30" />
<!-- Bluetoothの管理権限（デバイス検索、接続管理など） -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" android:maxSdkVersion="30" />
<!-- 精密な位置情報アクセス権限（BLEスキャンに必要） -->
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" android:maxSdkVersion="30"/>

<!-- Android 9 以前の端末用 -->
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" android:maxSdkVersion="28" />

iOS の設定

<key>NSBluetoothAlwaysUsageDescription</key>
<string>このアプリは近距離通信のためにBluetoothを使用します。</string>

コード例

Advertiser（発信側）

final _peripheral = FlutterBlePeripheral();
bool _isAdvertising = false;

Future<void> _toggle() async {
  if (_isAdvertising) {
    await _peripheral.stop();
    setState(() => _isAdvertising = false);
    return;
  }
  final manufacturerData = Int8List.fromList([measuredPowerDbm]).buffer.asUint8List();
  final data = AdvertiseData(
    includeDeviceName: true,
    serviceUuid: serviceUuid,
    manufacturerId: 0xFFFF,
    manufacturerData: manufacturerData,
  );
  await _peripheral.start(advertiseData: data);
  setState(() => _isAdvertising = true);
}

FlutterBlePeripheral.start() / stop()
- BLE広告の開始・停止
AdvertiseData
- 広告するUUIDやメーカー情報などを設定

Scanner（受信側）

static const pathLossN = 2.0;
final Map<DeviceIdentifier, List<int>> _rssiHistory = {};
final Map<DeviceIdentifier, int> _measuredPowerByDevice = {};
bool _scanning = false;
StreamSubscription<List<ScanResult>>? _scanSub;

Future<void> _startScanInternal() async {
  _rssiHistory.clear();
  _measuredPowerByDevice.clear();
  await _scanSub?.cancel();
  await FlutterBluePlus.startScan(timeout: const Duration(seconds: 10));
  _scanSub = FlutterBluePlus.scanResults.listen((results) {
    for (final r in results) {
      _onScanResult(r);
    }
  });
}

void _onScanResult(ScanResult r) {
  final uuids = r.advertisementData.serviceUuids.map((e) => e.str).toList();
  if (!uuids.contains(targetServiceUuid)) return;
  final mdata = r.advertisementData.manufacturerData;
  if (mdata.isNotEmpty) {
    final first = mdata.entries.first.value;
    if (first.isNotEmpty) {
      final measuredPower = Int8List.fromList([first[0]]).buffer.asInt8List()[0];
      _measuredPowerByDevice[r.device.id] = measuredPower;
    }
  }
  final list = _rssiHistory.putIfAbsent(r.device.id, () => []);
  list.add(r.rssi);
  if (list.length > 5) list.removeAt(0);
  _stopScanInternal();
  setState(() => _scanning = false);
}

FlutterBluePlus.startScan() / stopScan()
- BLEビーコンのスキャン開始・停止
ScanResult.rssi
- 受信信号強度（距離推定に利用）
ScanResult.advertisementData.manufacturerData
- 発信側が埋め込んだ任意データ（measuredPowerなど）

距離推定の計算

double? _estimateDistance(DeviceIdentifier id) {
  final rssiList = _rssiHistory[id];
  if (rssiList == null || rssiList.isEmpty) return null;

  final rssiAvg = rssiList.reduce((a, b) => a + b) / rssiList.length.toDouble();
  final tx = _measuredPowerByDevice[id] ?? -59;

  final d = pow(10, (tx - rssiAvg) / (10 * pathLossN));
  if (d is double) return d;
  return d.toDouble();
}

BLEビーコンからの距離は以下の計算式で推定できる：

d = 10^((TxPower - RSSI) / (10 × n))

各パラメータの詳細説明：

d: 推定距離（メートル）
TxPower: 送信電力（1m地点での基準RSSI値）
- 通常は -59dBm が使用される
- manufacturerData から取得
RSSI: 受信信号強度（Received Signal Strength Indicator）
- 実際に測定された信号の強さ（dBm）
- 値が大きいほど（0に近いほど）信号が強い
n: 路損指数（Path Loss Exponent）
- 環境による電波の減衰率を表す
- 自由空間: n = 2.0
- 屋内環境: n = 2.0 ~ 4.0
- 障害物が多い環境: n = 4.0 ~ 6.0

計算の仕組み：

TxPowerとRSSIの差分を計算（信号の減衰量）
減衰量を路損指数で正規化
10の累乗で距離に変換

実用例：

TxPower = -59dBm、RSSI = -65dBm、n = 2.0 の場合
差分: -59 - (-65) = 6dBm
計算: d = 10^(6/(10×2)) = 10^0.3 ≈ 2.0m

注意点：

電波の減衰は環境に大きく依存するため、実際の距離との誤差が生じます
壁や人体などの障害物により信号が弱くなることがあります
より正確な測定には複数回の測定値の平均化（上記コードの_rssiHistory）が有効です

まとめ

BLE通信を使うことで、端末同士の距離推定などが可能
- flutter_ble_peripheral で発信、flutter_blue_plus で受信
距離推定を組み合わせることで、簡易的な近接検知や位置連動サービスの実装ができる
- 環境や端末によって精度は変動するため、目安として利用する