iBeacon 技术工作原理:深入解析

信标是一种无线发射器,使用低能耗蓝牙技术向附近的智能设备发送称为 BLE 的信号。 蓝牙信标 安装在不同位置,并通过手机向客户发送推送通知。推送通知的内容与用户当前位置相关。iBeacon 技术旨在增强营销效果并提升客户体验。

您来这里是因为您想学习 iBeacon 技术。本文将指导您了解这项神奇技术的各个方面,例如其设置要求、工作原理和优势。

什么是 iBeacon 设备

大多数情况下,Beacon 和 iBeacon 这两个术语可以互换使用。然而,iBeacon 实际上是 Apple 为其位置感知系统注册的商标。它允许在不同的 Android 和 iOS 设备上运行的不同移动应用接收来自该设备在现实世界中的信号。

该设备根据客户当前位置发送包含有用信息的推送通知。它使用低功耗蓝牙 (BLE) 进行通信。

iBeacon 系统的核心组件

为了使 iBeacon 技术有效运行,一些关键组件需要协同工作。iBeacon 系统需要以下核心组件才能正常工作:

iBeacon发射器

  • iBeacon 发射器是一种固定在某个地方以广播低功耗蓝牙 (BLE) 信号的小型无线设备。
  • 它可以放置在墙壁、天花板、架子等上,并传输包含唯一ID的信号。

兼容接收设备

  • 接收设备需要具有蓝牙智能功能才能检测 iBeacon 信号。
  • 它应该运行兼容版本的 iOS 或 Android 操作系统。
  • 大多数现代智能手机都具有内置蓝牙,可以与 iBeacons 配合使用。

用于检测和处理 iBeacon 信号的应用程序

  • 接收设备上需要一个专门的应用程序来持续扫描和检测 iBeacon 信号。
  • 该应用程序根据信号强度确定接近度并触发通知等适当的操作。
  • 可以使用 iBeacon 框架(如 iOS 上的 Core Location)或第三方 SDK 创建应用程序。

用户位置权限

  • 为了让应用程序检测 iBeacon 信号,用户需要授予位置权限。
  • 这使得应用程序可以不断扫描附近的 iBeacon 设备并确定距离。
  • 权限对于 iBeacon 功能至关重要,没有它,应用程序就无法检测信号。

需要注意的是,智能手机不会根据与信标的距离自动触发操作。这些设备上安装的特定应用程序会使用不同的 API(例如 Estimote SDK 或 Apple 的其他一些原生框架)来检测信标。蓝牙官方网站上提供了完整的 BLE 兼容列表,您可以在那里验证您的设备。

iBeacon 技术如何工作

iBeacon 设备附着在墙壁上或放置在固定位置。iBeacon 发射器会定期广播低功耗蓝牙 (BLE) 信号,即使在范围内没有接收设备也是如此。

iBeacons 广播信号

这些传输的信号包含通用唯一标识符 (UUID)、主值和次值,用于识别每个 iBeacon。UUID 指示信标所属的组织,而主值和次值则用于区分各个信标。BLE 信号的传输功率经过校准,因此信号强度可以估算近距离——信号越强,距离越近。

应用程序检测并根据 iBeacon 信号采取行动

在智能手机等接收设备上,专门的应用程序会在后台持续扫描这些 BLE 信号。当应用程序检测到 iBeacon 信号时,它会从传输中提取 UUID、主值和次值。使用信号强度 (RSSI),该应用会估算设备与 iBeacon 的距离。应用会利用 UUID 和主要/次要值识别检测到的特定 iBeacon。如有需要,应用可以根据该 iBeacon 的规则触发相应的操作,例如推送通知或信息弹出窗口。如果没有相关的应用,就无法捕获 iBeacon 广播。

iBeacon s伊格纳尔 i标识符 – UUID, M少校, M, 发射功率

iBeacon 标准使用 BLE 信号向附近的设备广播识别信息。每次 iBeacon 传输包含 4 个主要标识符:

唯一通用标识符 – UUID: 这基本上是一个 16 字节的字符串,用于为 iBeacon 提供唯一的标识。例如,如果可口可乐在杂货店中部署了一个信标网络,那么所有属于可口可乐的信标都具有相同的 UUID 代码。此唯一标识符包含与信标相关的常规信息,例如谁拥有它以及哪个企业拥有它。

专业: 这基本上是一个两字节的字符串,用于在较大的信标组中唯一地标识较小的信标子集。例如,如果可口可乐在某个杂货店使用 4 个信标,则所有 4 个信标都包含相同的主要信息。这有助于可口可乐了解其顾客在特定商店中的确切位置。

辅修: 这也是一个两字节的字符串,用于识别单个 Beacon。我们再次以可口可乐为例。一家杂货店里有 4 个 Beacon。所有 4 个 Beacon 都有一个唯一的 Minor。因此,Minor 可以帮助公司唯一地识别顾客在店内的确切位置。

发射功率: 它提供用户与信标的近距离。发射功率如何工作?发射功率决定了距离信标设备精确 1 米处的信号强度。它是硬编码的,并预先校准,因此设备会以此为基准,提供用户预估的距离。

关键 diBeacon 和 Eddystone 之间的区别

iBeacon 和 Eddystone 都是低功耗蓝牙 (BLE) 信标协议,但它们之间存在一些关键区别。

技术: iBeacon 技术本质上是一种由 Apple 开发的信标协议,因此 Apple 控制着其所有规范。iOS 7 及更高版本支持此协议,允许 iPad 和 iPhone 扫描附近的不同蓝牙设备。另一方面,Eddystone 信标是开源信标,任何企业都可以以实惠的价格制造。任何人都可以使用 GitHub 上的规范。

兼容性: iBeacon 兼容 Android 和 iOS,但仅支持 iOS 系统。而 Eddystone 兼容 Android、iOS 以及所有支持 BLE 信标的平台。

易于使用: iBeacon 的实现极其简单。然而,Eddystone 则更加灵活,集成起来需要更多代码。实际上,不同的公司开发 Eddystone 信标的方式各不相同,因此可能会比较复杂。

用法: 在 iBeacon 中,UUID(一种特定代码)与开发者的服务器建立链接。当此代码发送到任何智能手机时,设备都需要一个特殊的应用程序在收到代码后执行一项特殊任务。因此,它需要应用程序才能正常工作。而 Eddystone 使用 URL 而不是 UUID,以便用户可以轻松地在浏览器中打开 URL。因此,它不需要任何应用程序即可工作。

安全和隐私: iBeacon 的信号是公开传输的。任何人都可以通过 iOS 设备轻松检测到它。此外,Android 和 iOS 上都有不同的应用程序可以检测 UUID 码。因此,它并不十分安全。不过,Eddystone 拥有一项名为“临时标识符”的功能,允许信标发送信号,只有授权的客户端才能识别该信号。

API: 由于 iBeacon 是专有软件,因此不包含特定的 API。然而,Eddystone 是开源软件,其 API 可供开放使用。

总的来说,两种 Beacon 各有优缺点,您可以根据自己的需求选择。如果您想开发自己的 Beacon,Eddystone 绝对是您的不二之选,因为它是开源的。

iBeacon 的兼容设备和操作系统版本

为了使 iBeacon 技术正常工作,接收设备和应用需要与 iBeacon 协议兼容。启用 iBeacon 通信的关键因素包括合适的硬件、操作系统版本、位置权限以及集成的应用。以下是 iOS 和 Android 兼容性注意事项概述:

与 iBeacon 兼容的 iOS 设备

  • iBeacon 需要配备蓝牙 4.0 或更高版本的 iPhone、iPad 或 iPod Touch 机型。这包括 iPhone 4S 或更新机型。
  • 要使用完整的微定位和背景检测功能,iOS 设备需要 iOS 7 或更高版本。早期版本的 iOS 系统支持有限。
  • 用户必须授予应用程序位置权限才能检测 iBeacons。

与 iBeacon 兼容的 Android 设备

  • 大多数现代 Android 智能手机在硬件层面支持 iBeacon 通信。
  • 软件方面,建议使用 Android 5.0 Lollipop 或更高版本,以便更好地集成 iBeacon。早期版本的 Android 操作系统支持有限。
  • 不需要特殊硬件,但必须打开设备的蓝牙才能检测 iBeacons。

iBeacon 交互所需的应用

  • 在 iOS 和 Android 平台上,都需要支持 iBeacon 的专用应用程序。
  • 许多第三方应用程序提供开箱即用的 iBeacon 检测和集成功能。
  • 对于自定义应用程序,可以使用原生 iOS 或 Android iBeacon API 来构建 iBeacon 功能。
  • 应用程序必须请求用户位置权限以及蓝牙访问权限。

现实世界的 iBeacon 应用程序和用例

iBeacon 技术在营销策略中发挥着重要作用。以下是 iBeacon 技术在不同行业的一些常见用例:

微定位及室内导航: iBeacon 可以在 GPS 经常失效的室内环境中提供精确的位置数据。应用可以使用 iBeacon 引导用户游览博物馆、机场、杂货店等场所。

近距离营销和通知: 当顾客进入不同的部门时,商店可以向他们发送优惠和推荐通知。博物馆可以提供更多有关用户附近展览的信息。

资产追踪: 放置在设备和库存上的 iBeacon 可以跟踪它们在仓库、办公室等中的移动和位置。工作人员可以快速找到共享资源。

考勤监控: 学校和活动可以通过检测人员何时进入/离开 iBeacon 区域来点名。此操作匿名进行,无需用户签到。

非接触式付款: iBeacon 支持基于位置的移动支付。无需打开应用程序,用户在商店中移动时即可自动完成支付。

iBeacons 拥有精准的微位置感知能力,并能够触发情境通知,从而开辟了许多基于近距离感知的全新应用。零售、活动策划、交通运输、制造以及许多其他行业都可以从这项用途广泛的技术中受益。

iBeacon 消耗多少能量

信标基本上是独立的设备,利用电池工作。因此,了解 iBeacon 的能耗至关重要。因此,一个问题随之而来:信标在电池耗尽之前能工作多久?正如我们已经提到的,这些设备采用低功耗蓝牙技术,因此它们不太可能消耗太多电量。

粗略地说,一个普通的信标至少可以工作一整年,而且不需要更换电池。此外,电池寿命还取决于信标的类型。例如,我们的 M1 硬币信标 提供 16 个月的电池寿命,而 M3工业灯塔 电池寿命长达20年。

iBeacon 协议有多安全

iBeacon 协议的安全性存在疑问。请记住,该协议根本不提供任何安全性。基本上,扫描您的信标 ID 非常容易。因此,如果您找到了 UUID、主/次字符串或 ID,您可以轻松克隆该信标,方法是将其当前参数分配给另一个信标设备,或者使用您的智能手机模拟该设备。虽然并非所有智能手机都能够模拟信标,但未来这个数字将会上升。

最好不要使用 iBeacon 技术来交换敏感数据。让我们通过一个假设的情况来理解该设备的安全性。假设您使用此设备打开大门。您的授权员工扫描其信标来进出。众所周知,信标的平均覆盖范围约为 30 米,这意味着犯罪分子可以轻松地在您家或办公室以外的某个地方创建与原始信标相同的信标钥匙。这样,他就可以使用该钥匙打开门。

你可能会想,罪犯是如何获取信标ID的?这没什么大不了的。市面上有各种不同的应用程序提供此功能。这些应用程序会提供特定范围内的所有信标信息。

如何保护iBeacon技术安全

有什么方法可以保护 iBeacon 的安全?Beacon 技术日新月异。现在,不同的公司都打算使用密码保护 Beacon,以防止劫持者向客户发送通知。不过,我们建议您不要将 Beacon 用于敏感信息。此外,您应该从值得信赖的供应商处购买此设备。 信标制造商 例如 MOKOSmart。

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黄玉坤

YK是MOKOSMART研发部门的资深产品经理,拥有十多年的智能设备开发经验。他拥有PMP和NPDP认证,并深谙如何协调跨职能团队。他运用数据驱动的洞察力成功推出了40多款互联产品。YK拥有电子与工程背景,擅长将复杂的技术价值主张转化为用户友好的物联网解决方案,适用于消费电子和工业应用。

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