iBeacon总结

2017-05-04 本文已影响669人丨n水瓶座菜虫灬

1. iBeacon是什么?

维基百科：iBeacon是苹果公司提出的"一种可以让附近手持电子设备检测到的一种新的低功耗、低成本信号传送器"的一套可用于室内定位系统的协议。这种技术可以使一个智能手机或其他装置在一个iBeacon基站的感应范围内执行相应的命令。

百度百科：iBeacon是苹果公司2013年9月发布的移动设备OS(iOS7)上配备的新功能。其工作方式是，配备有低功耗蓝牙(BLE)通信功能的设备使用BLE技术向周围发送自己特有的ID，接收到该ID的应用软件会根据该ID采取一些行动。

Apple解释iBeacon: Introduced in iOS7, iBeacon is an exciting technology enabling new location awareness possibilities for apps. Leveraging Bluetooth Low Energy(BLE), a device with iBeacon technology can be used to establish a region around an object. This allows an iOS device to determine when it has entered or left the region, along with an estimation of proximity to a beacon.

从个人的角度看: iBeacon向四面八方不停地广播信号，就像是往平静的水面上扔了一块石子，泛起层层涟漪(俗称水波)，波峰相当于iBeacon的RSSI(接受信号强度指示)，越靠近中心点的地方波峰越高(RSSI越大)，这个波峰的大小(RSSI的值)受到扔石子时用力大小(发射功率)和水质(周围环境因子)的影响，离中心点越远水波越趋向于平静，超过了一定值，水波会消失于无形，也就是说iBeacon向外广播的距离是有范围的，超过了这个范围，将接受不到iBeacon的信号。

从iOS开发者的角度看: iBeacon在CoreLocation框架中抽象为CLBeacon类, 该类有6个属性，分别是:

proximityUUID --- proximity identifier associated with the beacon
major --- most significant value associated with the beacon
minor --- least significant value associated with the beacon
proximity --- proximity of the beacon from the device
accuracy --- represents an one sigma horizontal accuracy in meters where the measuring device's location is referenced at the beconing device
rssi --- received signal strength in decibels of the specified beacon

iBeacon向外广播的数据中包含UUID(proximityUUID), major, minor, 这三个属性组成iBeacon的唯一标识符。

iBeacon

proximity属性是一个枚举值（CLProximityUnknown, CLProximityImmediate, CLProximityNear, CLProximityFar），描述如下

proximity state

2. iBeacon是怎么工作的？

iBeacon设备只使用低功耗蓝牙(BLE)的广告通信信道，以一定的时间间隔向外广播数据包，数据包中包含设备的唯一标志符。iOS设备可以通过特定的方式来Monitoring或Ranging该iBeacon，从而实现自己的使用场景。

3. iBeacon的用途?

iBeacon的用途很多，比如在商场的店铺里安置iBeacon基站，可以向用户传输各种信息，例如优惠劵、店内导航信息、个性化的商品推荐信息，可以使用iBeacon进行室内定位，甚至和NFC技术一样可以完成支付功能。
消息推送: 并不是iBeacon把消息内容推送到手机app，而是在手机app进入到特定区域时，会回调一个通知，在这个时机，可以使用本地通知推送信息或者远程通知推送信息，从而达到推送商品信息或优惠劵的目的。
室内定位和导航: 首先需要绘制室内地图，然后利用iBeacon基站，根据rssi来计算距离，再根据手机与iBeacon的距离来进行室内定位，定位方法有很多种，比如单点定位，两点定位，三点定位，多点定位，指纹定位等等，在不同的场景下可能需要不同的定位算法，各种算法的精确度也各不相同。
关于RSSI计算距离:

计算公式: d = 10^((abs(RSSI) - A) / (10 * n))
其中
d - 计算所得距离
RSSI - 接收信号强度（负值）
A - 发射端和接收端相隔1米时的信号强度
n - 环境衰减因子

代码实现
- (float)calcDistByRSSI:(int)rssi {
int iRssi = abs(rssi);
float power = (iRssi - 59) / (10 * 2.0); // 59和2.0 为经验值，实际情况需要根据当下环境进行实测
return pow(10, power);
}

4. 在iOS中关于iBeacon的使用方法

基本步骤:

创建CLLocationManager对象

 self.locationManager = [[CLLocationManager alloc] init];

设置代理，代理对象需要遵守CLLocationManagerDelegate协议
```
 self.locationManager.delegate = self;
```

设置期望精确度

 self.locationManager.desiredAccuracy = kCLLocationAccuracyBest;

请求用户授权 (需要在info.plist文件中添加相关的key如NSLocationAlwaysUsageDescription)

 if ([self.locationManager respondsToSelector:@selector(requestAlwaysAuthorization)]) {
     [self.locationManager requestAlwaysAuthorization];
 }

创建圈定的范围区域对象CLBeaconRegion

 CLBeaconRegion *beaconRegion = [[CLBeaconRegion alloc] initWithProximityUUID:[[NSUUID alloc] initWithUUIDString:BeaconUUIDStr] identifier:@"identifier"];
 /**
 - (instancetype)initWithProximityUUID:(NSUUID *)proximityUUID identifier:(NSString *)identifier; 仅使用proximityUUID来初始化区域，major,minor值将作为通配符。只要是区域内的iBeacon的proximityUUID与此proximityUUID相同，不管major, minor是什么值，都能被检测到。
 - (instancetype)initWithProximityUUID:(NSUUID *)proximityUUID major:(CLBeaconMajorValue)major identifier:(NSString *)identifier; 使用proximityUUID和major来初始化区域，minor值将作为通配符。区域内的iBeacon的proximityUUID和major与此proximityUUID和major相同时，不论minor为何值，都能被检测到。
 - (instancetype)initWithProximityUUID:(NSUUID *)proximityUUID major:(CLBeaconMajorValue)major minor:(CLBeaconMinorValue)minor identifier:(NSString *)identifier;使用proximityUUID, major, minor来初始化，只能检测到区域内相同proximityUUID, major, minor的iBeacon设备。
 */

可用两种方式检测区域 Monitoring或Ranging方式

Monitoring方式: 可以用来在设备进入/退出某个地理区域时获得通知, 使用这种方法可以在应用程序的后台运行时检测iBeacon，但是只能同时检测20个region区域，并且不能够推测设备与iBeacon的距离。

  [self.locationManager startMonitoringForRegion:beaconRegion]; // 开始检测区域
  [self.locationManager stopMonitoringForRegion:beaconRegion]; // 停止检测区域
  ///对应回调函数
  /// Invoked when a monitoring for a region started successfully.
  - (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager didStartMonitoringForRegion:(CLRegion *)region
  /// 设备进入该区域时的回调
  - (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager didEnterRegion:(CLRegion *)region
  /// 设备退出该区域时的回调
  - (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager didExitRegion:(CLRegion *)region
  /// 有错误产生时的回调
  - (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager monitoringDidFailForRegion:(nullable CLRegion *)region withError:(NSError *)error

Ranging方式: 可以用来检测某区域内的所有iBeacons。

     [self.locationManager startRangingBeaconsInRegion:beaconRegion]; // 开始检测区域
     [self.locationManager stopRangingBeaconsInRegion:beaconRegion]; // 停止检测区域
     /// 对应回调函数
     /// 检测到区域内的iBeacons时回调此函数，差不多1s刷新一次，这个方法会返回一个 CLBeacon 的数组，根据 CLBeacon 的 proximity 属性就可以判断设备和 beacon 之间的距离,proximity 属性有四个可能的值，unknown、immediate、near 和 far, 另外 CLBeacon 还有 accuracy 和 rssi 两个属性能提供更详细的距离数据
     - (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager didRangeBeacons:(NSArray<CLBeacon *> *)beacons inRegion:(CLBeaconRegion *)region 
     /// 有错误产生时的回调
     - (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager rangingBeaconsDidFailForRegion:(CLBeaconRegion *)region withError:(NSError *)error

参考资料:
https://developer.apple.com/ibeacon/Getting-Started-with-iBeacon.pdf
iBeacon初探
 iBeacon工作原理
 蓝牙RSSI计算距离

iBeacon总结

1. iBeacon是什么?

2. iBeacon是怎么工作的？

3. iBeacon的用途?

4. 在iOS中关于iBeacon的使用方法

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