iBeacon定位技术

时间：2019-06-04

iBeacon^[1] 是苹果公司2013年9月发布的移动设备用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。比如，在店铺里设置iBeacon通信模块的话，便可让iPhone和iPad上运行一资讯告知服务器，或者由服务器向顾客发送折扣券及进店积分。此外，还可以在家电发生故障或停止工作时使用iBeacon向应用软件发送资讯。

苹果 WWDC 14 之后，对 iBeacon 加大了技术支持和对其用于室内地图的应用有个更明确的规划。苹果公司公布了 iBeacon for Developers 和 Maps for Developers 等专题页面。

iBeacon技术作为利用低功耗蓝牙技术研发者，有不少团队对其进行研究利用。

苹果的自主格式中带有四种资讯

iBeacon使用的是BLE技术，具体而言，利用的是BLE中名为“通告帧”（Advertising）的广播帧。通告帧是定期发送的帧，只要是支持BLE的设备就可以接收到。iBeacon通过在这种通告帧的有效负载部分嵌入苹果自主格式的数据来实现。

iBeacon的数据主要由四种资讯构成，分别是UUID（通用一标识符）、Major、Minor、Measured Power。

UUID是规定为ISO/IEC11578:1996标准的128位标识符。

Major和Minor由iBeacon发布者自行设定，都是16位的标识符。比如，连锁店可以在Major中写入区域资讯，可在Minor中写入个别店铺的ID等。另外，在家电中嵌入iBeacon功能时，可以用Major表示产品型号，用Minor表示错误代码，用来向外部通知故障。

Measured Power是iBeacon模块与接收器之间相距1m时的参考接收信号强度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）。接收器根据该参考RSSI与接收信号的强度来推算发送模块与接收器的距离。

将距离简单分为3级

有意思的是，苹果在iOS中并不仔细推断距离，而只采用贴近（Immediate）、1m以内（Near）、1m以上（Far）三种距离状态。距离在1m以内时，RSSI值基本上成比例减少，而距离在1m以上时，由于反射波的影响等，RSSI不减少而是上下波动。也就是说，相距1m以上时无法推断距离，因此就简单判定为Far。

iOS7对接收到的iBeacon信号进行解释后，向等待iBeacon资讯的所有应用软件发送UUID、Major、Minor及靠近程度。发送的靠近程度资讯是Immediate、Near、Far中的一种。

接收资讯的应用软件先确认UUID，如果确认是发送给自己的资讯，则再根据Major、Minor的组合进行处理。

iBeacon应用和技术

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寻息iBeacon

Ibeacon一项低耗能蓝牙技术，工作原理类似之前的蓝牙技术，由iBeacon发射信号，IOS设备定位接受，反馈信号。根据这项简单的定位技术可以做出许多的相应技术应用。

Ibeacon技术作为利用低功耗蓝牙技术研发者，有不少团队对其进行研究利用。包括，必肯科技的“逛兑啦^[2] ”和“Beacon盒子”、beacool的猫铃、Sensoro的“云子”、寻息电子的“Seekcy Beacon”、智石科技的“Bright Beacon”、四月兄弟的”April Beacon”、雨滴的”Drop Beacon”以及 ebeoo的“ebeoo Beacon”和iBeacon CS公共服务平台。

其中，”Bright Beacon”率先在国内推出了整体解决方案，为商家、旅游景点、博物馆等提供完整的Beacon基站、App应用以及SDK。

ebeoo专注于iBeacon蓝牙信标的硬件提供。其在国内率先推出"ebeoo Beacon"达到三防标准，配备TI CC2541 蓝牙芯片、CR2477 纽扣电池和电路稳压芯片等。

iBeacon CS是国内一家面向所有开发者使用的iBeacon专业解决方案平台；iBeacon CS平台提供的不仅仅是技术方案，更为重要的是面向终端业务用户提供了业务整合方案。

iBeacon功能

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一套iBeacon的部署由一个或多个在一定范围内发射传输他们一的识别码iBeacon信标设备组成。接收设备上的软件可以查找iBeacon并实现多种功能，比如通知用户，接收设备也可以通过链接iBeacons从iBeacon的通用属性配置服务来恢复价值。iBeacons不推送通知给接收设备（除了他们自己的ID），然而，手机软件可以使用从iBeacons接收到的信号来自己推送通知。

区域监测

区域监测**20个区域，可以在后台运行，即使app在后台运行或者手机锁屏，依然有不同的应用通知监听app（用户）进入/退出该区。区域监测也给了关闭的app一个反应的机会，在进入相关区域时允许弹出小窗口。

分类

分类工作仅应用在前端，但是将返回数组iBeacons的所有属性（UUID等）。

一个iOS设备接收一个iBeacon的传输可以近乎于iBeacon的距离，iBeacon的传输距离分为3个不同的范围：

近距：几厘米
中距：几米
远距：大于10米

当用户进入、退出或者在区域内徘徊时，iBeacon的广播有能力进行传播，根据用户和Beacon的距离，这三个距离范围可以相互交互。

iBeacon传输的较大射程将取决于位置、现场布置、障碍物(例如在一个皮革手袋或厚情况下)。标准信号有近似的70米，远程信号可达450米。

iBeacon电力消耗

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低功耗蓝牙相比于传统蓝牙在功耗和效率方面有显着提高，在16个不同的iBeacon厂商的一项研究报告称，电池的寿命在1到24个月的范围之内。苹果公司，用一枚纽扣电池提供了1~3个月的生活，设置了100ms的广告频率，这样如果电池提供时间增加到2~3年就相当于广告频率增到到900ms。

在部署beacon启用手机app时，手机电池的消耗是一个必须要考虑的因素。较新的报告显示附近有ibeacon时，旧的手机会消耗更多的电量，然而新一点的手机在同样的环境下则更加高效。除了浏览手机消耗的时间，扫描附近的浏览量和信标数依然是电池消耗很重要的因素，正如Aislelabs指出的报告一样。在后续的报告中，Aislelabs发现了苹果5s，苹果5c和老版的苹果4s在电池消耗方面的一个大幅的改善。在10个ibeacons的周围，苹果4s每小时消耗了11%的电量而苹果5s则每小时比它少消耗5%的电量。一个高效节能的ibeacon应用程序需要考虑这些方面去保持应用的响应性和电池消耗之间的平衡。

iBeacon较新进展

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2013年6月，苹果公司介绍了iBeacons，*撰写了文章表示iBeacons怎样通过简化支付提供现场支持来帮助零售业。随着IOS7的推出，零售商和其他中小型企业将能够使用蓝牙4.0技术。据报道，2013年12月6日苹果在其254个零售店中使用了iBeacons。

IOS 7 iBeacons

截至2014年5月，花费较低5美金到30美金以上就可购买不同的iBeacons硬件设备。每一个不同的设备对自己的默认发射功率和广告频率都有不同的默认设置。一些硬件的广告频率可以快到每100毫秒一次而还有一些的可以低至1赫兹。 iBeacon技术还在襁褓期，有报道指出一个软件存在的异样，较新安卓系统的蓝牙堆栈在面对许多iBeacons时会崩溃。

2016年3月11日，在中国北京坝鑫家园、东坝家园、金驹家园、朝新嘉园等多个小区的楼道里，被发现安装多台疑似iBeacons。当天，这些设备被当做可能“监测手机位置、收集隐私数据、盗取手机信息”等原因被悉数拆除。

iBeacon兼容设备

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支持蓝牙4.0的IOS设备（iPhone4s及以上，iPad*三代及以上，iPad mini**代及以上，iPod Touch*五代）。
支持OS X Mavericks 10.9操作系统和蓝牙4.0的苹果计算机。
安卓4.3及以上（如三星 Galaxy S3/S4/S4 Mini, 三星 Galaxy Note 2/3, HTC One, Google/LG Nexus 7 2013 version/Nexus 4/Nexus 5, HTC Butterfly, OnePlus One）
支持Lumia Cyan及以上更新服务Windows Phone设备（报告显示，不包含Windows Phone 8.1）

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