iBeacon定位技術(shù)

iBeacon ^[1]  是蘋(píng)果公司2013年9月發(fā)布的移動(dòng)設(shè)備用OS（iOS7）上配備的新功能。其工作方式是，配備有 低功耗藍(lán)牙（BLE）通信功能的設(shè)備使用BLE技術(shù)向周圍發(fā)送自己特有的ID，接收到該ID的應(yīng)用軟件會(huì)根據(jù)該ID采取一些行動(dòng)。比如，在店鋪里設(shè)置iBeacon通信模塊的話，便可讓iPhone和iPad上運(yùn)行一資訊告知服務(wù)器，或者由服務(wù)器向顧客發(fā)送折扣券及進(jìn)店積分。此外，還可以在家電發(fā)生故障或停止工作時(shí)使用iBeacon向應(yīng)用軟件發(fā)送資訊。

蘋(píng)果 WWDC 14 之后，對(duì) iBeacon 加大了技術(shù)支持和對(duì)其用于室內(nèi)地圖的應(yīng)用有個(gè)更明確的規(guī)劃。蘋(píng)果公司公布了 iBeacon for Developers 和 Maps for Developers 等專題頁(yè)面。

iBeacon技術(shù)作為利用低功耗藍(lán)牙技術(shù)研發(fā)者，有不少團(tuán)隊(duì)對(duì)其進(jìn)行研究利用。

iBeacon使用的是BLE技術(shù)，具體而言，利用的是BLE中名為“通告幀”（Advertising）的廣播幀。通告幀是定期發(fā)送的幀，只要是支持BLE的設(shè)備就可以接收到。iBeacon通過(guò)在這種通告幀的有效負(fù)載部分嵌入蘋(píng)果自主格式的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

iBeacon的數(shù)據(jù)主要由四種資訊構(gòu)成，分別是UUID（通用唯一標(biāo)識(shí)符）、Major、Minor、Measured Power。

UUID是規(guī)定為ISO/IEC11578:1996標(biāo)準(zhǔn)的128位標(biāo)識(shí)符。

Major和Minor由iBeacon發(fā)布者自行設(shè)定，都是16位的標(biāo)識(shí)符。比如，連鎖店可以在Major中寫(xiě)入?yún)^(qū)域資訊，可在Minor中寫(xiě)入個(gè)別店鋪的ID等。另外，在家電中嵌入iBeacon功能時(shí)，可以用Major表示產(chǎn)品型號(hào)，用Minor表示錯(cuò)誤代碼，用來(lái)向外部通知故障。

Measured Power是iBeacon模塊與接收器之間相距1m時(shí)的參考接收信號(hào)強(qiáng)度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）。接收器根據(jù)該參考RSSI與接收信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)推算發(fā)送模塊與接收器的距離。

有意思的是，蘋(píng)果在iOS中并不仔細(xì)推斷距離，而只采用貼近（Immediate）、1m以內(nèi)（Near）、1m以上（Far）三種距離狀態(tài)。距離在1m以內(nèi)時(shí)，RSSI值基本上成比例減少，而距離在1m以上時(shí)，由于反射波的影響等，RSSI不減少而是上下波動(dòng)。也就是說(shuō)，相距1m以上時(shí)無(wú)法推斷距離，因此就簡(jiǎn)單判定為Far。

iOS7對(duì)接收到的iBeacon信號(hào)進(jìn)行解釋后，向等待iBeacon資訊的所有應(yīng)用軟件發(fā)送UUID、Major、Minor及靠近程度。發(fā)送的靠近程度資訊是Immediate、Near、Far中的一種。

接收資訊的應(yīng)用軟件先確認(rèn)UUID，如果確認(rèn)是發(fā)送給自己的資訊，則再根據(jù)Major、Minor的組合進(jìn)行處理。

Ibeacon一項(xiàng)低耗能藍(lán)牙技術(shù)，工作原理類似之前的藍(lán)牙技術(shù)，由iBeacon發(fā)射信號(hào)，IOS設(shè)備定位接受，反饋信號(hào)。根據(jù)這項(xiàng)簡(jiǎn)單的定位技術(shù)可以做出許多的相應(yīng)技術(shù)應(yīng)用。

Ibeacon技術(shù)作為利用低功耗藍(lán)牙技術(shù)研發(fā)者，有不少團(tuán)隊(duì)對(duì)其進(jìn)行研究利用。包括，必肯科技的“逛兌啦 ^[2]  ”和“Beacon盒子”、beacool的貓鈴、Sensoro的“云子”、尋息電子的“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公共服務(wù)平臺(tái)。

其中，”Bright Beacon”率先在國(guó)內(nèi)推出了整體解決方案，為商家、旅游景點(diǎn)、博物館等提供完整的Beacon基站、App應(yīng)用以及SDK。

ebeoo專注于iBeacon藍(lán)牙信標(biāo)的硬件提供。其在國(guó)內(nèi)率先推出"ebeoo Beacon"達(dá)到三防標(biāo)準(zhǔn)，配備TI CC2541 藍(lán)牙芯片、CR2477 紐扣電池 和 電路穩(wěn)壓芯片 等。

iBeacon CS是國(guó)內(nèi)首家面向所有開(kāi)發(fā)者使用的iBeacon專業(yè)解決方案平臺(tái)；iBeacon CS平臺(tái)提供的不僅僅是技術(shù)方案，更為重要的是面向終端業(yè)務(wù)用戶提供了業(yè)務(wù)整合方案。

一套iBeacon的部署由一個(gè)或多個(gè)在一定范圍內(nèi)發(fā)射傳輸他們唯一的識(shí)別碼iBeacon信標(biāo)設(shè)備組成。接收設(shè)備上的軟件可以查找iBeacon并實(shí)現(xiàn)多種功能，比如通知用戶，接收設(shè)備也可以通過(guò)鏈接iBeacons從iBeacon的通用屬性配置服務(wù)來(lái)恢復(fù)價(jià)值。iBeacons不推送通知給接收設(shè)備（除了他們自己的ID），然而，手機(jī)軟件可以使用從iBeacons接收到的信號(hào)來(lái)自己推送通知。

區(qū)域監(jiān)測(cè)僅限20個(gè)區(qū)域，可以在后臺(tái)運(yùn)行，即使app在后臺(tái)運(yùn)行或者手機(jī)鎖屏，依然有不同的應(yīng)用通知監(jiān)聽(tīng)app（用戶）進(jìn)入/退出該區(qū)。區(qū)域監(jiān)測(cè)也給了關(guān)閉的app一個(gè)反應(yīng)的機(jī)會(huì)，在進(jìn)入相關(guān)區(qū)域時(shí)允許彈出小窗口。

分類工作僅應(yīng)用在前端，但是將返回?cái)?shù)組iBeacons的所有屬性（UUID等）。

一個(gè)iOS設(shè)備接收一個(gè)iBeacon的傳輸可以近乎于iBeacon的距離，iBeacon的傳輸距離分為3個(gè)不同的范圍：

當(dāng)用戶進(jìn)入、退出或者在區(qū)域內(nèi)徘徊時(shí)，iBeacon的廣播有能力進(jìn)行傳播，根據(jù)用戶和Beacon的距離，這三個(gè)距離范圍可以相互交互。

iBeacon傳輸?shù)?大射程將取決于位置、現(xiàn)場(chǎng)布置、障礙物(例如在一個(gè)皮革手袋或厚情況下)。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)有近似的70米，遠(yuǎn)程信號(hào)可達(dá)450米。

低功耗藍(lán)牙相比于傳統(tǒng)藍(lán)牙在功耗和效率方面有顯著提高，在16個(gè)不同的iBeacon廠商的一項(xiàng)研究報(bào)告稱，電池的壽命在1到24個(gè)月的范圍之內(nèi)。蘋(píng)果公司，用一枚紐扣電池提供了1~3個(gè)月的生活，設(shè)置了100ms的廣告頻率，這樣如果電池提供時(shí)間增加到2~3年就相當(dāng)于廣告頻率增到到900ms。

在部署beacon啟用手機(jī)app時(shí)，手機(jī)電池的消耗是一個(gè)必須要考慮的因素。*新的報(bào)告顯示附近有ibeacon時(shí)，舊的手機(jī)會(huì)消耗更多的電量，然而新一點(diǎn)的手機(jī)在同樣的環(huán)境下則更加高效。除了瀏覽手機(jī)消耗的時(shí)間，掃描附近的瀏覽量和信標(biāo)數(shù)依然是電池消耗很重要的因素，正如Aislelabs指出的報(bào)告一樣。在后續(xù)的報(bào)告中，Aislelabs發(fā)現(xiàn)了蘋(píng)果5s，蘋(píng)果5c和老版的蘋(píng)果4s在電池消耗方面的一個(gè)大幅的改善。在10個(gè)ibeacons的周圍，蘋(píng)果4s每小時(shí)消耗了11%的電量而蘋(píng)果5s則每小時(shí)比它少消耗5%的電量。一個(gè)高效節(jié)能的ibeacon應(yīng)用程序需要考慮這些方面去保持應(yīng)用的響應(yīng)性和電池消耗之間的平衡。

2013年6月，蘋(píng)果公司介紹了iBeacons，專家撰寫(xiě)了文章表示iBeacons怎樣通過(guò)簡(jiǎn)化支付提供現(xiàn)場(chǎng)支持來(lái)幫助零售業(yè)。隨著IOS7的推出，零售商和其他中小型企業(yè)將能夠使用藍(lán)牙4.0技術(shù)。據(jù)報(bào)道，2013年12月6日蘋(píng)果在其254個(gè)零售店中使用了iBeacons。

截至2014年5月，花費(fèi)*低5美金到30美金以上就可購(gòu)買(mǎi)不同的iBeacons硬件設(shè)備。每一個(gè)不同的設(shè)備對(duì)自己的默認(rèn)發(fā)射功率和廣告頻率都有不同的默認(rèn)設(shè)置。一些硬件的廣告頻率可以快到每100毫秒一次而還有一些的可以低至1赫茲。 iBeacon技術(shù)還在襁褓期，有報(bào)道指出一個(gè)軟件存在的異樣，*新安卓系統(tǒng)的藍(lán)牙堆棧在面對(duì)許多iBeacons時(shí)會(huì)崩潰。

2016年3月11日，在中國(guó)北京壩鑫家園、東壩家園、金駒家園、朝新嘉園等多個(gè)小區(qū)的樓道里，被發(fā)現(xiàn)安裝多臺(tái)疑似iBeacons。當(dāng)天，這些設(shè)備被當(dāng)做可能“監(jiān)測(cè)手機(jī)位置、收集隱私數(shù)據(jù)、盜取手機(jī)信息”等原因被悉數(shù)拆除。