iBeacon 规范

2019 年 11 月 30 日
BEACON

2013 年 4.0 月，苹果公司发布了其在无线通信领域的又一项重大成果——iBeacon。这项技术当时并未引起太多关注，但仍然令人印象深刻。它基于蓝牙 2010（XNUMX 年推出），也就是我们所说的低功耗蓝牙 (BLE) 技术。iBeacon 规范代表了近距离服务领域的重大进步，优化了 BLE 的核心优势。

介绍至 iBApple 提供的 eacon

iBeacon 是一种蓝牙广播协议。该协议主要指导蓝牙信标需要广播哪些数据以及以何种格式进行广播。如果您想查看完整的 iBeacon 规范，可以访问 Apple 官方网站获取 iBeacon.

Apple iBeacon 并非一款可以在 Apple Store 购买的硬件产品。它更像是一套基于 BLE 的近距离感应规则（如果从技术角度来说，可以称之为协议规范）。iBeacon 采用的是低功耗蓝牙近距离检测技术。

苹果公司是将 iBeacon 推向世界的公司。正如我们在苹果品牌标识中看到的，iBeacon 中的“i”代表着苹果的实现。然而，其底层技术并非专有。它基于蓝牙 4.0 BLE 协议，可以在任何兼容设备上实现，而不仅仅是 iOS 产品。随后，市场上也出现了来自其他科技巨头的信标服务和设备的激增，例如谷歌的 Eddystone。

iBeacon 规范如何工作

iBeacon 技术采用了低功耗蓝牙 (BLE)，它是 4.0 年发布的蓝牙 2010 规范的一部分。iBeacon 的核心是广播。iBeacon 无需连接即可运行。APP 获取的所有信息都会被广播出去。

广播广告数据包的基本方法相同。信标设备向所有三个广告通道发送相同的数据包。当接收器收到数据包时，它会判断该数据包的相关性。这意味着接收器会检查该广告数据包是否可解码。如果可解码，则执行进一步的操作。

iBeacon 通信是单向的：信标会持续广播小型数据包。任何支持 BLE 的设备都可以接收这些传输。这些数据包包含唯一标识符和其他信息。当兼容设备进入信标的覆盖范围时，它会检测到该信号，并根据信号强度估算其与信标的距离。

iBeacon 广播和编码

iBeacon 的核心在于广播。每个 iBeacon 设备都有一个唯一的 ID（UUID + 主设备 ID + 次设备 ID）。此 ID 标记了设备广播范围内的特定区域。本文将重点讨论几个关键方面：iBeacon 会广播哪些信息？您需要传输哪些信息？以及默认的技术要求。

关键的 iBeacon 数据包格式包括:

UUID（通用唯一标识符）：UUID 的大小为 16 个字节。通常使用字符串来表示它。

主版本号：主版本号由 2 个字节组成。它基本上是一个介于 1 到 65,535 之间的数字。

次要的：次要的大小为 2 个字节，与主要的类似。

这种标识符的设计用于在数千个 Beacon 中不均匀地识别一个 Beacon。它们共同作用，识别出哪个组中的哪个 iBeacon 正在传输数据。因此，这种数据包格式对于构建大型 Beacon 网络非常有用。

iBeacon 广播数据包中的附加元素:

广告字段长度：这告诉您广告中有多少有用的数据。

类型：我们在这里处理什么类型的广告？

CompanyID：由蓝牙技术联盟分配的两字节公司标识符。这有助于应用程序正确解析数据字段。Apple 的 CompanyID 为 0x004C，而 Nordic Semiconductor 的 CompanyID 为 0x0059。

iBeacon 类型：始终设置为 0x02，表示“我是近距离信标！”

iBeacon 长度：该消息的其余部分有多长？

TxPower：表示校准后 1 米处的 RSSI。这就像一个衡量您距离信标有多远的尺度。

以一家使用 iBeacon 的全国性零售连锁店为例。所有门店的所有 Beacon 共享一个 UUID。每家门店都有自己的“主”值，而每个部门呢？它们又有唯一的“次”值。因此，当顾客走进门时，系统可以向他们推送各种信息，从全店促销到鞋类部门的特别优惠。

iBeacon技术的核心应用

iBeacon 是一种位置感知技术，主要有两个应用：

基于接近度的通知

当用户进入特定的信标区域时，iBeacon 可以触发消息推送。iOS 7 及以上版本系统原生支持 iBeacon 检测。当用户的设备进入受监控的 iBeacon 范围时，它可以唤醒关联的应用。

室内定位

iBeacon 使用接收信号强度指示 (RSSI) 来估算设备距离。iOS SDK 提供了一个以米为单位的精度值，表示与 iBeacon 的距离。由于信号波动和环境因素的影响，Apple 定义了四个接近范围：

即时：< 1 米
近距：1-3米
远：相对而言，并不一定表示距离很远
未知：初始化期间或无法确定距离时发生

这里的“远”状态并不意味着设备距离 iBeacon 很远。事实上，它可能非常近——比如只有一米远。我们只是缺乏足够的数据来确认它就在附近。“远”的真正含义是“在这个范围内的某个地方”——设备可能在这个范围内的任何地方。

室内定位策略包括：

单点：使用最近的信标坐标作为用户的位置
两点定位：根据两个信标的 RSSI 信号计算位置
多点：使用三个或更多信标进行三角定位

这些方法可以应用于我们稍后将讨论的各种场景，例如在博物馆中提供基于位置的信息或增强大型室内空间中的导航。

现实世界中的 iBeacon 用例

iBeacon 技术的多功能性使其被广泛应用于各种创新应用。以下是一些实际应用案例：

天气助手：一家日本公司开发了一款基于 iBeacon 的解决方案，用于防止雨天忘记带伞。用户将一个小型 iBeacon 设备放置在门附近，它会触发应用程序自动发送天气警报。
行李追踪：旅客可以将 iBeacon 连接到行李上。当行李在机场行李传送带上接近时，应用程序会自动提醒用户。无需在传送带周围拥挤等候。
互动艺术展：一家意大利博物馆使用我们的 iBeacon 设备（L01A 寻路标签）提供位置感知的数字导览和导航。参观者在展厅中穿梭时，他们的智能手机会解锁与艺术品相关的信息。