搭建簡(jiǎn)易藍(lán)牙定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法
本文將簡(jiǎn)單介紹如何搭建一套藍(lán)牙定位系統(tǒng)，供移動(dòng)客戶端（包括android和iOS）定位。
1、準(zhǔn)備設(shè)備
所需硬件設(shè)備：
（1）低功率藍(lán)牙定位器若干（如：10個(gè)），網(wǎng)上有賣（單價(jià)從幾十到幾百都有）
（2）android設(shè)備一臺(tái)，系統(tǒng)版本4.2以上（SDK版本大于17）
（3）iOS設(shè)備一臺(tái)，支持藍(lán)牙4.0 BLE
2、設(shè)置藍(lán)牙定位器
移動(dòng)設(shè)備掃描周邊低功率藍(lán)牙設(shè)備，可以獲得藍(lán)牙設(shè)備對(duì)應(yīng)的Proximity UUID、Major、Minor等屬性信息。而剛采購(gòu)來的藍(lán)牙設(shè)備屬性可能都相同，互相區(qū)別不開，所以我們需要設(shè)置每臺(tái)設(shè)備的屬性。
設(shè)備廠商都會(huì)提供相關(guān)手機(jī)應(yīng)用，共用戶設(shè)置屬性信息。給藍(lán)牙設(shè)備裝上電池，打開手機(jī)應(yīng)用，靠近藍(lán)牙設(shè)備就能發(fā)現(xiàn)，然后就可以設(shè)置其屬性值了，其中：
UUID是一個(gè)32位的16進(jìn)制數(shù)，表示設(shè)備廠商，該字段可以沿用出廠設(shè)置
Major表示不同區(qū)域（比如：某一樓層、某一地區(qū)），取值范圍0到6萬多
Minor表示不同的設(shè)備，取值范圍0到6萬多
樣例：UUID = e2c56db5-dffb-48d2-b060-d0f5a71096e0， Major = 1001， Minor = 10001
每臺(tái)設(shè)備設(shè)置完屬性后準(zhǔn)備一個(gè)標(biāo)簽，填上屬性信息，貼到設(shè)備上，方便以后部署。
3、部署藍(lán)牙設(shè)備
首先，準(zhǔn)備目標(biāo)場(chǎng)地地圖數(shù)據(jù)，可以是基于經(jīng)緯度坐標(biāo)，也可以是簡(jiǎn)單圖片坐標(biāo)，看具體使用情況。
接下來，將藍(lán)牙設(shè)備挨個(gè)部署到場(chǎng)地指定位置上，順便記錄每個(gè)設(shè)備地理坐標(biāo)或圖片坐標(biāo)。
最后，得到一張表格信息，記錄著每臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備屬性和位置信息。這張表就是整個(gè)定位系統(tǒng)的指紋庫(kù)，為定位算法使用。
| UUID | Major | Minor | Lat | Lon |
| e2c56db5-dffb-48d2-b060-d0f5a71096e0 | 1001 | 10001 | 39.45678 | 116.23456 |
| e2c56db5-dffb-48d2-b060-d0f5a71096e0 | 1001 | 10002 | 39.45674 | 116.23476 |
| ... | ... | ... | ... | ... |
固定藍(lán)牙設(shè)備到場(chǎng)地指定位置比較容易，不過記錄設(shè)備坐標(biāo)信息可能復(fù)雜一點(diǎn)，需要在地圖或圖片上獲得相應(yīng)位置點(diǎn)?？梢蚤_發(fā)一個(gè)App從而快速準(zhǔn)確地記錄位置信息，順便將相關(guān)信息錄入指紋庫(kù)（數(shù)據(jù)庫(kù)，比如：SQLite）。
部署藍(lán)牙設(shè)備還有一個(gè)關(guān)注點(diǎn)就是部署間隔。低功率藍(lán)牙設(shè)備容易受場(chǎng)地、環(huán)境影響，比較不穩(wěn)定，所以根據(jù)場(chǎng)地條件每隔幾米或十幾米部署一臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備。間隔太大會(huì)影響定位精度，不過太密也是資源浪費(fèi)，不是越密集定位精度越高。
4、客戶端App開發(fā)
客戶端app主要功能就是掃描周圍藍(lán)牙設(shè)備，將設(shè)備列表信息上傳定位服務(wù)器，從而獲得定位效果，并展現(xiàn)給終端用戶。
4.1 Android應(yīng)用開發(fā)
工程所需SDK版本大于17。
1. App所需權(quán)限（AndroidManifest.xml文件）
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" /> <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />
2. 創(chuàng)建beacon數(shù)據(jù)項(xiàng)類
public class IBeaconRecord {
public String address; // 設(shè)備地址（Mac）
public String uuid; // Proximity UUID
public int major; // Major
public int minor; // Minor
public int rssi; // 場(chǎng)強(qiáng)
}
其中，address屬性可以不要，因?yàn)閕OS設(shè)備獲取不到該屬性！
3. 創(chuàng)建掃描工具類
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import com.example.vo.IBeaconRecord;
import android.bluetooth.BluetoothAdapter;
import android.bluetooth.BluetoothDevice;
import android.bluetooth.BluetoothManager;
import android.content.Context;
import android.os.Build;
import android.os.Handler;
public class BLEPositioning {
private Context m_ctx;
private Handler handler;
private BluetoothManager bluetoothManager;
private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;
// 存儲(chǔ)藍(lán)牙掃描結(jié)果，key - name_address, value - List<IBeaconRecord>
private Map<String, List<IBeaconRecord>> mapBltScanResult;
public BLEPositioning(Context ctx) {
super();
this.m_ctx = ctx;
initParam();
}
/**
* 初始化
*/
private void initParam() {
handler = new Handler();
mapBltScanResult = new HashMap<String, List<IBeaconRecord>>();
// 設(shè)備SDK版本大于17（Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1）才支持BLE 4.0
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1) {
bluetoothManager = (BluetoothManager) this.m_ctx
.getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
}
}
/**
* 開始掃描藍(lán)牙設(shè)備
*/
public void startScan()
{
mapBltScanResult.clear();
if (mBluetoothAdapter != null && mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
// 5秒后停止掃描，畢竟掃描藍(lán)牙設(shè)備比較費(fèi)電，根據(jù)定位及時(shí)性自行調(diào)整該值
handler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mBluetoothAdapter.stopLeScan(bltScanCallback);
}
}, 5 * 1000);
mBluetoothAdapter.startLeScan(bltScanCallback); // 開始掃描
}
}
/**
* 請(qǐng)求定位服務(wù)，由你們完成，
* 如果指紋數(shù)據(jù)在本地，定位算法就在當(dāng)前App里完成
*/
public void requestServer()
{
// TODO
// 利用mapBltScanResult（藍(lán)牙掃描結(jié)果）請(qǐng)求定位服務(wù)或本地計(jì)算定位
}
/**
* 藍(lán)牙掃描回調(diào)，獲取掃描獲得的藍(lán)牙設(shè)備信息
*/
private BluetoothAdapter.LeScanCallback bltScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
@Override
public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi,
byte[] scanRecord) {
/**
* 參數(shù)列表描述
* 1.device - BluetoothDevice類對(duì)象，
* 通過該對(duì)象可以得到硬件地址（比如"00:11:22:AA:BB:CC"）、設(shè)備名稱等信息
* 2.rssi - 藍(lán)牙設(shè)備場(chǎng)強(qiáng)值，小于0的int值
* 3.scanRecord - 這里內(nèi)容比較豐富，像UUID、Major、Minor都在這里
*/
IBeaconRecord record = new IBeaconRecord();
if (fromScanData(scanRecord, record)) {
String address = device.getAddress(); // 獲取Mac地址
String name = device.getName(); // 獲取設(shè)備名稱
String key = name + "_" + address;
record.address = address; // Mac地址
record.rssi = rssi; // 場(chǎng)強(qiáng)
if (mapBltScanResult.containsKey(key)) {
mapBltScanResult.get(key).add(record);
} else {
ArrayList<IBeaconRecord> list = new ArrayList<IBeaconRecord>();
list.add(record);
mapBltScanResult.put(key, list);
}
}
}
};
/**
* 解析藍(lán)牙信息數(shù)據(jù)流
* 注：該段代碼是從網(wǎng)上看到的，來源不詳
* @param scanData
* @param record
* @return
*/
private boolean fromScanData(byte[] scanData, IBeaconRecord record) {
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) {
return false;
} 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) {
return false;
}
startByte++;
}
if (patternFound == false) {
// This is not an iBeacon
return false;
}
// 獲得Major屬性
record.major = (scanData[startByte + 20] & 0xff) * 0x100
+ (scanData[startByte + 21] & 0xff);
// 獲得Minor屬性
record.minor = (scanData[startByte + 22] & 0xff) * 0x100
+ (scanData[startByte + 23] & 0xff);
// record.tx_power = (int) scanData[startByte + 24]; // this one is
// signed
// record.accuracy = calculateAccuracy(record.tx_power, record.rssi);
// if (record.accuracy < 0) {
// return false;
// }
try {
byte[] proximityUuidBytes = new byte[16];
System.arraycopy(scanData, startByte + 4, proximityUuidBytes, 0, 16);
String hexString = bytesToHex(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));
// beacon.put("proximity_uuid", sb.toString());
// 獲得UUID屬性
record.uuid = sb.toString();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return true;
}
private char[] hexArray = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8',
'9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' };
private String bytesToHex(byte[] bytes) {
char[] hexChars = new char[bytes.length * 2];
int v;
for (int j = 0; j < bytes.length; j++) {
v = bytes[j] & 0xFF;
hexChars[j * 2] = hexArray[v >>> 4];
hexChars[j * 2 + 1] = hexArray[v & 0x0F];
}
return new String(hexChars);
}
}
掃描結(jié)果放在mapBltScanResult里，該HashMap的key由設(shè)備Mac地址和名稱組成（address_name），value是個(gè)ArrayList，記錄著該藍(lán)牙設(shè)備多次掃描得到的信息（IBeaconRecord）序列，請(qǐng)求定位服務(wù)或本地計(jì)算定位之前，這些序列要進(jìn)行平均處理（其實(shí)只是平均rssi值）。經(jīng)過RSSI值多次平均處理后，一定程度上減小藍(lán)牙設(shè)備不穩(wěn)定因素。
關(guān)于請(qǐng)求定位服務(wù)，展現(xiàn)定位效果，還有定位算法都不是本文重點(diǎn)！關(guān)于藍(lán)牙定位算法也可以參考其他文獻(xiàn)資料！
4.2 iOS應(yīng)用開發(fā)
iOS部分參考了AirLocate源碼（蘋果官方藍(lán)牙樣例工程）。
1. 引用基礎(chǔ)配置類“APLDefaults”（來自AirLocate）
APLDefaults.h文件
/* File: APLDefaults.h Abstract: Contains default values for the application. Version: 1.1 Copyright (C) 2014 Apple Inc. All Rights Reserved. */ extern NSString *BeaconIdentifier; @interface APLDefaults : NSObject + (APLDefaults *)sharedDefaults; @property (nonatomic, copy, readonly) NSArray *supportedProximityUUIDs; @property (nonatomic, copy, readonly) NSUUID *defaultProximityUUID; @property (nonatomic, copy, readonly) NSNumber *defaultPower; @end
APLDefaults.m文件
/*
File: APLDefaults.m
Abstract: Contains default values for the application.
Version: 1.1
Copyright (C) 2014 Apple Inc. All Rights Reserved.
*/
#import "APLDefaults.h"
NSString *BeaconIdentifier = @"com.example.apple-samplecode.AirLocate";
@implementation APLDefaults
- (id)init
{
self = [super init];
if(self)
{
// uuidgen should be used to generate UUIDs.
_supportedProximityUUIDs = @[[[NSUUID alloc] initWithUUIDString:@"E2C56DB5-DFFB-48D2-B060-D0F5A71096E0"],
[[NSUUID alloc] initWithUUIDString:@"5A4BCFCE-174E-4BAC-A814-092E77F6B7E5"],
[[NSUUID alloc] initWithUUIDString:@"74278BDA-B644-4520-8F0C-720EAF059935"]];
_defaultPower = @-59;
}
return self;
}
+ (APLDefaults *)sharedDefaults
{
static id sharedDefaults = nil;
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
sharedDefaults = [[self alloc] init];
});
return sharedDefaults;
}
- (NSUUID *)defaultProximityUUID
{
return _supportedProximityUUIDs[0];
}
@end
2. 定義變量
// 存儲(chǔ)掃描獲得的藍(lán)牙設(shè)備信息 // key - proximityUUID_Major_Minor // value - NSArray (CLBeacon) NSMutableDictionary *dicBeacons; CLLocationManager *locationManager; NSMutableDictionary *rangedRegions; // 要掃描的region NSTimer *timerPos; // 定時(shí)器，用于控制掃描時(shí)間長(zhǎng)短
3. 初始化
dicBeacons = [[NSMutableDictionary alloc] init];
locationManager = [[CLLocationManager alloc] init];
locationManager.delegate = self; // 當(dāng)前類接收回調(diào)，從而獲得藍(lán)牙設(shè)備信息
// Populate the regions we will range once.
rangedRegions = [[NSMutableDictionary alloc] init];
for (NSUUID *uuid in [APLDefaults sharedDefaults].supportedProximityUUIDs)
{
CLBeaconRegion *region = [[CLBeaconRegion alloc] initWithProximityUUID:uuid identifier:[uuid UUIDString]];
rangedRegions[region] = [NSArray array];
}
4. 開始掃描、停止掃描和請(qǐng)求定位服務(wù)
// 開始掃描藍(lán)牙
- (void)startScanning
{
// 定時(shí)3.0秒后請(qǐng)求定位服務(wù)，時(shí)間間隔自行設(shè)置，只要有足夠的掃描時(shí)間即可
timerPos = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3.0 target:self selector:@selector(startPositioning) userInfo:nil repeats:NO];
[dicBeacons removeAllObjects];
// 開始掃描
for (CLBeaconRegion *region in rangedRegions)
{
[locationManager startRangingBeaconsInRegion:region];
}
}
// 停止掃描藍(lán)牙
- (void)stopScanning
{
// 停止掃描
for (CLBeaconRegion *region in rangedRegions)
{
[locationManager stopRangingBeaconsInRegion:region];
}
}
// 請(qǐng)求定位服務(wù)
- (void)startPositioning
{
[self stopScanning]; // 停止掃描
// 以下根據(jù)掃描結(jié)果dicBeacons來請(qǐng)求定位服務(wù)
//
}
其中，請(qǐng)求定位服務(wù)部分每個(gè)人都不一樣，依賴自身定位服務(wù)。
5. 監(jiān)聽回調(diào)，解析掃描獲得的藍(lán)牙設(shè)備信息，存入dicBeacons變量
#pragma mark - Location manager delegate
- (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager didRangeBeacons:(NSArray *)beacons inRegion:(CLBeaconRegion *)region
{
/*
CoreLocation will call this delegate method at 1 Hz with updated range information.
Beacons will be categorized and displayed by proximity. A beacon can belong to multiple
regions. It will be displayed multiple times if that is the case. If that is not desired,
use a set instead of an array.
*/
for (NSNumber *range in @[@(CLProximityUnknown), @(CLProximityImmediate), @(CLProximityNear), @(CLProximityFar)])
{
NSArray *proximityBeacons = [beacons filteredArrayUsingPredicate:[NSPredicate predicateWithFormat:@"proximity = %d", [range intValue]]];
for (int i = 0; i < [proximityBeacons count]; i++) {
CLBeacon *beacon = [proximityBeacons objectAtIndex:i];
// 場(chǎng)強(qiáng)過濾，RSSI值要在-90到0之間
if (beacon.rssi < 0 && beacon.rssi > -90) {
NSString *strKey = [NSString stringWithFormat:@"%@_%@_%@",[beacon.proximityUUID UUIDString], beacon.major, beacon.minor];
if ([dicBeacons objectForKey:strKey]) {
[[dicBeacons objectForKey:strKey] addObject:beacon];
} else {
NSMutableArray *arrBeacons = [[NSMutableArray alloc] init];
[arrBeacons addObject:beacon];
[dicBeacons setObject:arrBeacons forKey:strKey];
}
}
}
}
}
5. 定位服務(wù)開發(fā)
部署藍(lán)牙設(shè)備時(shí)組建了最原始的藍(lán)牙指紋庫(kù)（數(shù)據(jù)表），利用這張表可以開發(fā)一套定位服務(wù)。
客戶端上傳過來的是一組藍(lán)牙設(shè)備信息列表，例如：
{
"ble_arr” = (
{
major = 1001;
minor = 10006;
rssi = "-65";
uuid = " E2C56DB5-DFFB-48D2-B060-D0F5A71096E0";
},
{
major = 1001;
minor = 10002;
rssi = "-72";
uuid = " E2C56DB5-DFFB-48D2-B060-D0F5A71096E0";
},
{
major = 1001;
minor = 10005;
rssi = "-49";
uuid = " E2C56DB5-DFFB-48D2-B060-D0F5A71096E0";
},
{
major = 1001;
minor = 10008;
rssi = "-74";
uuid = " E2C56DB5-DFFB-48D2-B060-D0F5A71096E0";
},
{
major = 1001;
minor = 10001;
rssi = "-65";
uuid = " E2C56DB5-DFFB-48D2-B060-D0F5A71096E0";
},
{
major = 1001;
minor = 10004;
rssi = "-76";
uuid = " E2C56DB5-DFFB-48D2-B060-D0F5A71096E0";
},
{
major = 1001;
minor = 10007;
rssi = "-66";
uuid = " E2C56DB5-DFFB-48D2-B060-D0F5A71096E0";
},
{
major = 1001;
minor = 17010;
rssi = "-67";
uuid = " E2C56DB5-DFFB-48D2-B060-D0F5A71096E0";
}
);
}
根據(jù)客戶端上傳的設(shè)備列表信息和指紋庫(kù)信息計(jì)算出一個(gè)位置點(diǎn)返回給客戶端，這樣一個(gè)定位服務(wù)算搞定了！目前有多種定位算法和技術(shù)，可以參考相關(guān)文獻(xiàn)資料！
以上就是搭建藍(lán)牙定位系統(tǒng)整個(gè)內(nèi)容，謝謝！
這篇搭建簡(jiǎn)易藍(lán)牙定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法就是小編分享給大家的全部?jī)?nèi)容了，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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