Android开发：IBeacon系列——安卓蓝牙4.0(BLE)开发之检测IBeacon热点初步
检测ibeacon热点信号
软硬件要求：Android4.3及以上中支持BLE技术，同时蓝牙需要满足Bluetooth4.0及以上。
iBeacon的工作原理是基于Bluetooth Low Energy（BLE）低功耗蓝牙传输技术，iBeacon基站不断向四周发送蓝牙信号，当智能设备进入设定区域时，就能够收到信号。只要满足iBeacon技术标准的都可以使用，所以Android也能够支持iBeacon。Google在Android4.3中支持BLE技术，同时蓝牙需要满足Bluetooth4.0及以上。
定位一直是非常关键的功能。通过iBeacon基站的部署能够实现室内导航，同时通过蓝牙推送信息，iBeacon在商场零售或者一些公共服务领域如体育馆、博物馆能提供非常棒的体验。尤其是蓝牙不错传输距离、低功耗、以及信号加密使得iBeacon在移动支付领域也非常有前景。总之,iBeacon的潜力似乎是无穷大，也受到了越来越多的关注。
要了解iBeacon是如何工作首先我们要了解BLE。BLE（也称为Bluetooth Smart）最早追溯到Nokia于2006年提出的Wibree，后来融合进了蓝牙标准，成为Bluetooth4.0的一部分。目前我们经常能看到3种蓝牙设备：
- Bluetooth：只支持传统模式的蓝牙设备
- Bluetooth Smart Ready：支持传统和低功耗两种模式设备
- Bluetooth Smart：只支持低功耗蓝牙设备
BLE与传统的蓝牙相比最大的优势是功耗降低90%，同时传输距离增大（超过100米）、安全和稳定性提高（支持AES加密和CRC验证）。iBeacon同时有一些自己的特点：
- 无需配对，一般蓝牙设备印象中都需要配对工作。iBeacon无需配对，因为它是采用蓝牙的广播频道传送信号。
- 程序可以后台唤醒，iBeacon的信息推送需要App支持。但是我们接收iBeacon信号无需打开App，只要保证安装了，同时手机蓝牙打开。
iBeacon是如何工作呢？实际上iBeacon基站通过蓝牙的广播频道不断向外发送位置信息，发送频率越快越耗电。也就是说iBeacon并不推送消息，而只是用于定位，推送消息的功能必须由App来完成。苹果定义了iBeacon 其中32位广播的数据格式。
- UUID：厂商识别号
- Major：相当于群组号，同一个组里Beacon有相同的Major
- Minor：相当于识别群组里单个的Beacon
- TX Power：用于测量设备离Beacon的距离
UUID+Major+Minor就构成了一个Beacon的识别号，有点类似于网络中的IP地址。TX Power用于测距，iBeacon目前只定义了大概的3个粗略级别：
- 非常近（Immediate）: 大概10厘米内
- 近（Near）:1米内
- 远（Far）:1米外
下面分步骤来实现检测IBeacon热点。
一、在你的主清单中AndroidManifest.xml中添加权限：
二、检测手机是否支持蓝牙，并获取mBluetoothAdapter 对象
if (!getPackageManager().hasSystemFeature(
PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE))
{
Toast.makeText(this, R.string.ble_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT)
.show();
finish();
}
final BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
if (mBluetoothAdapter == null)
{
Toast.makeText(this, R.string.error_bluetooth_not_supported,
Toast.LENGTH_SHORT).show();
finish();
return;
}
三、实现LeScanCallback回调接口
设备每次检测到一个蓝牙设备，就会回调这个接口中的onLeScan()方法，并且传入扫描到的device，rssi，scanRecord等参数。
private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback()
{
@Override
public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi,
byte[] scanRecord)
{
//在这里处理扫描到的参数
//判断是不是IBeacon设备，做相应的处理。
}
};
四、处理扫描到的参数的方法
public class iBeaconClass
{
static public class iBeacon
{
public String name;
public int major;
public int minor;
public String proximityUuid;
public String bluetoothAddress;
public int txPower;
public int rssi;
}
/**
* 将扫描到的信息传入这个方法
* 该方法会判断扫描到的设备是不是IBeacon
* 如果是就返回一个IBeacon对象
* 如果不是就返回null
* @param device
* @param rssi
* @param scanData
* @return
*/
public static iBeacon fromScanData(BluetoothDevice device, int rssi,
byte[] scanData)
{
int startByte = 2;
boolean patternFound = false;
while (startByte <= 5)
{
if (((int) scanData[startByte + 2] & 0xff) == 0x02
&& ((int) scanData[startByte + 3] & 0xff) == 0x15)
{
// yes! This is an iBeacon
patternFound = true;
break;
} else if (((int) scanData[startByte] & 0xff) == 0x2d
&& ((int) scanData[startByte + 1] & 0xff) == 0x24
&& ((int) scanData[startByte + 2] & 0xff) == 0xbf
&& ((int) scanData[startByte + 3] & 0xff) == 0x16)
{
iBeacon iBeacon = new iBeacon();
iBeacon.major = 0;
iBeacon.minor = 0;
iBeacon.proximityUuid = "00000000-0000-0000-0000-000000000000";
iBeacon.txPower = -55;
return iBeacon;
} else if (((int) scanData[startByte] & 0xff) == 0xad
&& ((int) scanData[startByte + 1] & 0xff) == 0x77
&& ((int) scanData[startByte + 2] & 0xff) == 0x00
&& ((int) scanData[startByte + 3] & 0xff) == 0xc6)
{
iBeacon iBeacon = new iBeacon();
iBeacon.major = 0;
iBeacon.minor = 0;
iBeacon.proximityUuid = "00000000-0000-0000-0000-000000000000";
iBeacon.txPower = -55;
return iBeacon;
}
startByte++;
}
if (patternFound == false)
{
// This is not an iBeacon
return null;
}
iBeacon iBeacon = new iBeacon();
iBeacon.major = (scanData[startByte + 20] & 0xff) * 0x100
+ (scanData[startByte + 21] & 0xff);
iBeacon.minor = (scanData[startByte + 22] & 0xff) * 0x100
+ (scanData[startByte + 23] & 0xff);
iBeacon.txPower = (int) scanData[startByte + 24]; // this one is signed
iBeacon.rssi = rssi;
// AirLocate:
// 02 01 1a 1a ff 4c 00 02 15 # Apple's fixed iBeacon advertising prefix
// e2 c5 6d b5 df fb 48 d2 b0 60 d0 f5 a7 10 96 e0 # iBeacon profile
// uuid
// 00 00 # major
// 00 00 # minor
// c5 # The 2's complement of the calibrated Tx Power
// Estimote:
// 02 01 1a 11 07 2d 24 bf 16
// 394b31ba3f486415ab376e5c0f09457374696d6f7465426561636f6e00000000000000000000000000000000000000000000000000
byte[] proximityUuidBytes = new byte[16];
System.arraycopy(scanData, startByte + 4, proximityUuidBytes, 0, 16);
String hexString = bytesToHexString(proximityUuidBytes);
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(hexString.substring(0, 8));
sb.append("-");
sb.append(hexString.substring(8, 12));
sb.append("-");
sb.append(hexString.substring(12, 16));
sb.append("-");
sb.append(hexString.substring(16, 20));
sb.append("-");
sb.append(hexString.substring(20, 32));
iBeacon.proximityUuid = sb.toString();
if (device != null)
{
iBeacon.bluetoothAddress = device.getAddress();
iBeacon.name = device.getName();
}
return iBeacon;
}
private static String bytesToHexString(byte[] src)
{
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("");
if (src == null || src.length <= 0)
{
return null;
}
for (int i = 0; i < src.length; i++)
{
int v = src[i] & 0xFF;
String hv = Integer.toHexString(v);
if (hv.length() < 2)
{
stringBuilder.append(0);
}
stringBuilder.append(hv);
}
return stringBuilder.toString();
}
}
五、开启蓝牙
mBluetoothAdapter.enable();
六、开始扫描
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
七、根据场强计算距离
/**
* 根据场强计算距离
*
* 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
*
* 计算公式的代码实现：
* - (float)calcDistByRSSI:(int)rssi
* {
* int iRssi = abs(rssi);
* float power = (iRssi-59)/(10*2.0);
* return pow(10, power);
* }
*
* 传入RSSI值，返回距离（单位：米）。其中，A参数赋了59，n赋了2.0。
*
* @param rssi 场强
* @return double
*/
public static double calcDistByRSSI(int rssi) {
double iRssi = abs(rssi);
double power = ((iRssi - 59) / (10 * 2.0));
return Math.pow(10, power);
}
步骤到此结束！
接下来，关键代码展示一下！
public class MainActivity extends Activity {
private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
Intent enableBluetooth = new Intent(
BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
startActivityForResult(enableBluetooth, 1);
}
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
}
private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
@Override
public void onLeScan(final BluetoothDevice device, final int rssi,
final byte[] scanRecord) {
int startByte = 2;
boolean patternFound = false;
// 寻找ibeacon
while (startByte <= 5) {
if (((int) scanRecord[startByte + 2] & 0xff) == 0x02 && // Identifies
// an
// iBeacon
((int) scanRecord[startByte + 3] & 0xff) == 0x15) { // Identifies
// correct
// data
// length
patternFound = true;
break;
}
startByte++;
}
// 如果找到了的话
if (patternFound) {
// 转换为16进制
byte[] uuidBytes = new byte[16];
System.arraycopy(scanRecord, startByte + 4, uuidBytes, 0, 16);
String hexString = bytesToHex(uuidBytes);
// ibeacon的UUID值
String uuid = hexString.substring(0, 8) + "-"
+ hexString.substring(8, 12) + "-"
+ hexString.substring(12, 16) + "-"
+ hexString.substring(16, 20) + "-"
+ hexString.substring(20, 32);
// ibeacon的Major值
int major = (scanRecord[startByte + 20] & 0xff) * 0x100
+ (scanRecord[startByte + 21] & 0xff);
// ibeacon的Minor值
int minor = (scanRecord[startByte + 22] & 0xff) * 0x100
+ (scanRecord[startByte + 23] & 0xff);
String ibeaconName = device.getName();
String mac = device.getAddress();
int txPower = (scanRecord[startByte + 24]);
Log.d("BLE",bytesToHex(scanRecord));
Log.d("BLE", "Name：" + ibeaconName + "\nMac：" + mac
+ " \nUUID：" + uuid + "\nMajor：" + major + "\nMinor："
+ minor + "\nTxPower：" + txPower + "\nrssi：" + rssi);
Log.d("BLE","distance："+calculateAccuracy(txPower,rssi));
}
}
};
static final char[] hexArray = "0123456789ABCDEF".toCharArray();
private static String bytesToHex(byte[] bytes) {
char[] hexChars = new char[bytes.length * 2];
for (int j = 0; j < bytes.length; j++) {
int v = bytes[j] & 0xFF;
hexChars[j * 2] = hexArray[v >>> 4];
hexChars[j * 2 + 1] = hexArray[v & 0x0F];
}
return new String(hexChars);
}
protected static double calculateAccuracy(int txPower, double rssi) {
if (rssi == 0) {
return -1.0; // if we cannot determine accuracy, return -1.
}
double ratio = rssi * 1.0 / txPower;
if (ratio < 1.0) {
return Math.pow(ratio, 10);
} else {
double accuracy = (0.89976) * Math.pow(ratio, 7.7095) + 0.111;
return accuracy;
}
}
}
