beacon設(shè)備如何使用BLE

　　Beacon設(shè)備只使用了廣告通信信道。正如beacon（信標(biāo)、燈塔）的字面意思，這種設(shè)備以一定的時(shí)間間隔發(fā)送數(shù)據(jù)包，并且發(fā)送的數(shù)據(jù)被可以被像手機(jī)這樣的設(shè)備獲取。也就是說，iBeacon只是BLE廣告模式的一種簡(jiǎn)單的使用，并在此基礎(chǔ)上提供了對(duì)IOS的一些附加支持。

　　如果你試著攔截一段iBeacon廣告數(shù)據(jù)包，例如下面從Estimote beacon截獲的數(shù)據(jù)包：

　?。踦lain］ view plaincopy02 01 06 1A FF 4C 00 02 15 B9 40 7F 30 F5 F8 46 6E AF F9 25 55 6B 57 FE 6D 00 49 00 0A C5

　?。ń孬@以上數(shù)據(jù)，如果你使用的Mac設(shè)備，你可以參考additional XCode download為XCode添加藍(lán)牙掃描和數(shù)據(jù)包打印工具。如果是Window設(shè)備，請(qǐng)參考這里）

　　以上的數(shù)據(jù)已經(jīng)將廣告數(shù)據(jù)包的報(bào)頭、修正地址、廣告PDU數(shù)據(jù)包的報(bào)頭和其中的MAC地址部分都移除掉了，也就是說這部分?jǐn)?shù)據(jù)只包含了實(shí)際信息數(shù)據(jù)——一共30個(gè)字節(jié)，符合實(shí)際信息數(shù)據(jù)最多31個(gè)字節(jié)的限制。

　　那么一個(gè)iBeacon設(shè)備的BLE廣告數(shù)據(jù)是如何組成的？以下是Apple修正的數(shù)據(jù)格式，整理如下（也可以參考這里）：

　　［plain］ view plaincopy02 01 06 1A FF 4C 00 02 15： iBeacon prefix （fixed）

　　B9 40 7F 30 F5 F8 46 6E AF F9 25 55 6B 57 FE 6D： proximity UUID （here： Estimote’s fixed UUID）

　　00 49： major

　　00 0A： minor

　　C5： 2’s complement of measured TX power

　　根據(jù)這些原理，如果你想要實(shí)驗(yàn)beacon的功能，你不必需要一個(gè)真正的beacon設(shè)備。如果你有最新的手機(jī)（例如iPhone4S+，SG3+）或者配備藍(lán)牙4的筆記本（例如Retina MacBook），你可以將這些設(shè)備轉(zhuǎn)換成iBeacon發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備。以iPhone為例，你可以在AppStore上下載“Locate iB”應(yīng)用。對(duì)于MacOS，可以參考這里。當(dāng)然你可以可以使用樹莓派。

　　Breaking down the iBeacon format（解析iBeacon的數(shù)據(jù)格式）

　　除了修正的iBeacon前綴數(shù)據(jù)（02 01 。。。 15），其它各部分?jǐn)?shù)據(jù)各代表什么？

　　Proximity UUID（上面例子中的B9 。。。 6D部分）：這是將你所有的beacon與其他人的beacon設(shè)備區(qū)別開的id！例如，目前在商店里某個(gè)區(qū)域分布著多個(gè)beacon形成一條“鏈帶”，用于為顧客提供特定的服務(wù)，那么歸屬于同一條“鏈帶”的beacon將分配到相同的proximity UUID。為這條“鏈帶”設(shè)計(jì)的專用應(yīng)用程序?qū)?huì)在后臺(tái)使用這個(gè)UUID掃描到這條“鏈帶”中的beacon設(shè)備。

　　major編號(hào)（2個(gè)字節(jié)，上面例子中為0x0049，也就是73）：用于將相關(guān)的beacon標(biāo)識(shí)為一組。例如，一個(gè)商店中的所有beacon將會(huì)分配到相同的major編號(hào)。通過這種方式，應(yīng)用程序就能夠知道顧客位于哪一家商店。

　　minor標(biāo)號(hào)（也是2個(gè)字節(jié)，上面例子中為0x000A，也就是10）：用于標(biāo)識(shí)特定的beacon設(shè)備。例如一個(gè)商店中的每一個(gè)beacon設(shè)備都擁有唯一的minor編號(hào)，這樣你才能夠知道顧客位于商店中的哪個(gè)位置。

　　Measuring distance（測(cè)量距離）

　　最后一個(gè)值，TX power，用于確定你和beacon之間距離有多近。根據(jù)這個(gè)值不但可以獲得粗略的信息（比如靠近/遠(yuǎn)離/不在范圍內(nèi)等），也可以獲取精確到米的距離（當(dāng)然你也可以轉(zhuǎn)換為以步為單位的距離）。那么如何實(shí)現(xiàn)？

　　TX power（上面例子中為0xC5=197，根據(jù)2的補(bǔ)碼測(cè)得256-197=-59dBm）是距離設(shè)備1米測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度值（RSSI- Received Signal Strength Indication，接收到的信號(hào)強(qiáng)弱指標(biāo)）。假如接收到的信號(hào)強(qiáng)度減弱了，那么我們可能在遠(yuǎn)離。只要知道1米距離的RSSI，以及當(dāng)前的RSSI（我們可以從接收到的信號(hào)中一塊獲取到這些信息），那么計(jì)算出當(dāng)前的距離是可能的。IOS已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了個(gè)這個(gè)功能，對(duì)于其它平臺(tái)需要自己手動(dòng)編碼計(jì)算，可以參考這里。

　　譯注：Java代碼粗略計(jì)算距離代碼：

　?。踛ava］ view plaincopyprotected static double calculateAccuracy（int txPower， double rssi） {

　　if （rssi == 0） {

　　return -1.0; // if we cannot determine accuracy， return -1.

　　}

　　double ratio = rssi*1.0/txPower;

　　if （ratio 《 1.0） {

　　return Math.pow（ratio，10）;

　　}

　　else {

　　double accuracy = （0.89976）*Math.pow（ratio，7.7095） + 0.111;

　　return accuracy;

　　}

　　}

　　然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于人體或者其它通信阻礙物都有可能削弱信號(hào)，因此這個(gè)距離只是一個(gè)估算值。

　　IOS integration（IOS整合）

　　IOS已經(jīng)整合了iBeacon。當(dāng)你進(jìn)入beacon的范圍內(nèi)，你的應(yīng)用程序就可以接收到通知，即使你的應(yīng)用程序處于在后臺(tái)也能接收到。一個(gè)應(yīng)用程序可以注冊(cè)一個(gè)區(qū)域的進(jìn)入或者退出事件，因此即使應(yīng)用程序沒有運(yùn)行也可以被喚醒。為了響應(yīng)這些事件，應(yīng)用程序可以發(fā)送例如本地推送通知，提示用戶打開應(yīng)用程序查看商店的促銷廣告（這些促銷廣告可以從網(wǎng)絡(luò)上面獲?。蛘呤瞧渌嚓P(guān)的內(nèi)容。

　　更準(zhǔn)確的說，當(dāng)手機(jī)處于不活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，也就是IOS進(jìn)入了低電量監(jiān)控模式的時(shí)候，只有iBeacon區(qū)域進(jìn)入/退出事件能夠被接收到。當(dāng)手機(jī)和應(yīng)用程序處于活動(dòng)狀態(tài)，你可以進(jìn)入ranging模式，這個(gè)能夠讓你檢測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度和估算距離更加準(zhǔn)確。

　　注意你的手機(jī)檢測(cè)beacon需要花費(fèi)一定的時(shí)間。首先，beacon設(shè)備是間隔一定的時(shí)間才發(fā)送一次廣告。其次，如果你的手機(jī)處于非活動(dòng)模式，它只在有些時(shí)候才會(huì)檢測(cè)藍(lán)牙信號(hào)。一個(gè)beacon設(shè)備要被檢測(cè)到，上面兩段工作時(shí)間就需要有交集。實(shí)踐證明，它可能需要15分鐘才能檢測(cè)到一個(gè)beacon設(shè)備。

　　按步驟開發(fā)一個(gè)iOS iBeacon應(yīng)用程序可以參考這里。Beacon的制造商通常也會(huì)提供SDK幫助開發(fā)Beacon應(yīng)用程序。參考Estimote的iOS SDK 和Android SDK。

　　How can I get some beacons？（如何獲取Beacon設(shè)備）

　　Beacon設(shè)備資源現(xiàn)在比較稀少，你通常需要等上幾個(gè)星期才能拿到貨，但可以肯定的是將來這種情況會(huì)改善。

　　因此，最快的選擇就是創(chuàng)建一個(gè)Beacon模擬器：將iPhone/Android/MacBook/其它筆記本/樹莓派轉(zhuǎn)換成了Beacon模擬器。

　　第二種選擇就是試著去訂購一些Beacon設(shè)備了：

　　pre-order Estimote beacons; 3 for $99

　　Kontakt beacons come in a couple of packages; 4 for $99， 10 for $279

　　RaspberryPi kits from RadiusNetworks： 1 for $99

　　RedBearLab offers BLE shields for Arduino for $30

　　Bleu sells USB-iBeacon dongles. 1 for $40， 5 for $150

　　Alternatives（替代品）

　　iBeacon不是唯一一種基于BLE近距離技術(shù)開發(fā)的設(shè)備。高通同樣正在開發(fā)自己的Beacon——Gimbal，并集合了iOS和Android SDK。它們提供的功能比較類似，但是BLE廣告的數(shù)據(jù)格式可能不一樣。我的開發(fā)工具還在運(yùn)送途中，因此我還沒有測(cè)試過，但是這種Beacon肯定很有趣，尤其是它的價(jià)格最低只有5美元。

　　下一步是什么？

　　現(xiàn)在還沒有做的事情就是開發(fā)一些基于Beacon的應(yīng)用程序。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，記住SoftwareMill：我們經(jīng)常尋找一些有趣的項(xiàng)目來開發(fā)。



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