如何搭建简易蓝牙定位系统

本文将简单介绍如何搭建一套蓝牙定位系统，供移动客户端（包括android 和iOS ）定位。

1. 准备设备

所需硬件设备：

（1）低功率蓝牙定位器若干（如：10个），网上有卖（单价从几十到几百都有）；

（2）android 设备一台，系统版本4.2以上（SDK 版本大于17）；

（3）iOS 设备一台，支持蓝牙4.0 BLE。

2. 设置蓝牙定位器

移动设备扫描周边低功率蓝牙设备，可以获得蓝牙设备对应的Proximity UUID、Major 、Minor 等属性信息。而刚采购来的蓝牙设备属性可能都相同，互相区别不开，所以我们需要设置每台设备的属性。

设备厂商都会提供相关手机应用，共用户设置属性信息。给蓝牙设备装上电池，打开手机应用，靠近蓝牙设备就能发现，然后就可以设置其属性值了，其中：

UUID 是一个32位的16进制数，表示设备厂商，该字段可以沿用出厂设置； Major 表示不同区域（比如：某一楼层、某一地区），取值范围0到6万多； Minor 表示不同的设备，取值范围0到6万多。

样例：UUID = e2c56db5-dffb-48d2-b060-d0f5a71096e0， Major = 1001， Minor = 10001

每台设备设置完属性后准备一个标签，填上属性信息，贴到设备上，方便以后部署。

3. 部署蓝牙设备

首先，准备目标场地地图数据，可以是基于经纬度坐标，也可以是简单图片坐标，看具体使用情况。

接下来，将蓝牙设备挨个部署到场地指定位置上，顺便记录每个设备地理坐标或图片坐标。

最后，得到一张表格信息，记录着每台蓝牙设备属性和位置信息。这张表就是整个定位系统的指纹库，为定位算法使用。

固定蓝牙设备到场地指定位置比较容易，不过记录设备坐标信息可能复杂一点，需要在地图或图片上获得相应位置点。可以开发一个App 从而快速准确地记录位置信息，顺便将相关信息录入指纹库（数据库，比如：SQLite ）。

部署蓝牙设备还有一个关注点就是部署间隔。低功率蓝牙设备容易受场地、环境影响，比较不稳定，所以根据场地条件每隔几米或十几米部署一台蓝牙设备。间隔太大会影响定位精度，不过太密也是资源浪费，不是越密集定位精度越高。

4. 客户端App 开发

客户端app 主要功能就是扫描周围蓝牙设备，将设备列表信息上传定位服务器，从而获得定位效果，并展现给终端用户。

4.1 Android应用开发

工程所需SDK 版本大于17。

1. App所需权限（AndroidManifest.xml 文件）

2. 创建beacon 数据项类

public class IBeaconRecord {

}

其中，address 属性可以不要，因为iOS 设备获取不到该属性！

3. 创建扫描工具类

importjava.util.ArrayList;

importjava.util.HashMap;

importjava.util.List;

importjava.util.Map;

importcom.example.vo.IBeaconRecord;

importandroid.bluetooth.BluetoothAdapter;

importandroid.bluetooth.BluetoothDevice;

importandroid.bluetooth.BluetoothManager;

importandroid.content.Context;

importandroid.os.Build;

importandroid.os.Handler; public String address; // 设备地址（Mac ） public String uuid; publicint major; publicint minor; public intrssi; // Proximity UUID // Major // Minor // 场强

public class BLEPositioning {

} /** * 开始扫描蓝牙设备 */ public void startScan() mapBltScanResult = new HashMap>(); // 设备SDK 版本大于17（Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1）才支if (Build.VERSION.SDK_INT>= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR1) { } bluetoothManager = (BluetoothManager) this.m_ctx .getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE); mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter(); /** * 初始化 */ private void initParam() { handler = new Handler(); publicBLEPositioning(Context ctx) { } super(); this.m_ctx = ctx; initParam(); private Context m_ctx; private Handler handler; privateBluetoothManagerbluetoothManager; privateBluetoothAdaptermBluetoothAdapter; // 存储蓝牙扫描结果，key - name_address, value - List private Map>mapBltScanResult; 持BLE 4.0

整该值

mapBltScanResult.clear(); if (mBluetoothAdapter != null &&mBluetoothAdapter.isEnabled()) { // 5秒后停止扫描，毕竟扫描蓝牙设备比较费电，根据定位及时性自行调handler.postDelayed(new Runnable() { @Override public void run() {

} mBluetoothAdapter.stopLeScan(bltScanCallback);

} /** } }, 5 * 1000); mBluetoothAdapter.startLeScan(bltScanCallback); // 开始扫描 * 请求定位服务，由你们完成， * 如果指纹数据在本地，定位算法就在当前App 里完成 */ public void requestServer() { } /** * 蓝牙扫描回调，获取扫描获得的蓝牙设备信息 */ privateBluetoothAdapter.LeScanCallbackbltScanCallback = new @Override public void onLeScan(final BluetoothDevice device, intrssi, /** * 参数列表描述 * 1.device - BluetoothDevice类对象， byte[] scanRecord) { // TODO // 利用mapBltScanResult （蓝牙扫描结果）请求定位服务或本地计算定位 BluetoothAdapter.LeScanCallback() {

里

}; /** } * 通过该对象可以得到硬件地址（比如"00:11:22:AA:BB:CC"）、设备名称等信息 * 2.rssi - 蓝牙设备场强值，小于0的int 值 * 3.scanRecord - 这里内容比较丰富，像UUID 、Major 、Minor 都在这 */ IBeaconRecord record = new IBeaconRecord(); if (fromScanData(scanRecord, record)) { } String address = device.getAddress(); // 获取Mac 地址 String name = device.getName(); String key = name + "_" + address; record.address = address; // Mac地址 record.rssi = rssi; } // 场强 if (mapBltScanResult.containsKey(key)) { mapBltScanResult.get(key).add(record); ArrayList list = new list.add(record); mapBltScanResult.put(key, list); } else { // 获取设备名称 ArrayList(); * 解析蓝牙信息数据流 * 注：该段代码是从网上看到的，来源不详 * @paramscanData * @param record * @return */ privatebooleanfromScanData(byte[] scanData, IBeaconRecord record) { intstartByte = 2; booleanpatternFound = false; while (startByte

} } startByte++; && ((int) scanData[startByte + 3] & 0xff) == 0x15) { // yes! This is an iBeacon patternFound = true; break; && ((int) scanData[startByte + 1] & 0xff) == 0x24 && ((int) scanData[startByte + 2] & 0xff) == 0xbf && ((int) scanData[startByte + 3] & 0xff) == 0x16) { } else if (((int) scanData[startByte] & 0xff) == 0x2d return false; && ((int) scanData[startByte + 1] & 0xff) == 0x77 && ((int) scanData[startByte + 2] & 0xff) == 0x00 && ((int) scanData[startByte + 3] & 0xff) == 0xc6) { } else if (((int) scanData[startByte] & 0xff) == 0xad return false; if (patternFound == false) { } // 获得Major 属性 record.major = (scanData[startByte + 20] & 0xff) * 0x100 // 获得Minor 属性 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

} // } try { } return true; byte[] proximityUuidBytes = new byte[16]; System.arraycopy(scanData, startByte + 4, proximityUuidBytes, 0, 16); String hexString = bytesToHex(proximityUuidBytes); StringBuildersb = 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()); // 获得UUID 属性 record.uuid = sb.toString(); e.printStackTrace(); } catch (Exception e) { 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 >> 4]; hexChars[j * 2 + 1] = hexArray[v & 0x0F];

}

} 扫描结果放在mapBltScanResult 里，该HashMap 的key 由设备Mac 地址和名称组成（address_name），value 是个ArrayList ，记录着该蓝牙设备多次扫描得到的信息

（IBeaconRecord ）序列，请求定位服务或本地计算定位之前，这些序列要进行平均处理（其实只是平均rssi 值）。经过RSSI 值多次平均处理后，一定程度上减小蓝牙设备不稳定因素。

关于请求定位服务，展现定位效果，还有定位算法都不是本文重点！关于蓝牙定位算法也可以参考其他文献资料！

4.2 iOS应用开发

iOS 部分参考了AirLocate 源码（苹果官方蓝牙样例工程）。

1. 引用基础配置类“APLDefaults”（来自AirLocate ）

APLDefaults.h 文件

File: APLDefaults.h

Abstract: Contains default values for the application.

Version: 1.1

externNSString *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

#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;

staticdispatch_once_tonceToken;

dispatch_once(&onceToken, ^{

sharedDefaults = [[self alloc] init];

});

returnsharedDefaults;

}

- (NSUUID *)defaultProximityUUID

{

return _supportedProximityUUIDs[0];

}

@end

2. 定义变量

// 存储扫描获得的蓝牙设备信息

// key - proximityUUID_Major_Minor

// value - NSArray (CLBeacon)

NSMutableDictionary *dicBeacons;

CLLocationManager *locationManager;

NSMutableDictionary *rangedRegions; // 要扫描的region

NSTimer *timerPos; // 定时器，用于控制扫描时间长短

3. 初始化

dicBeacons = [[NSMutableDictionaryalloc] init];

locationManager = [[CLLocationManageralloc] init];

locationManager.delegate = self; // 当前类接收回调，从而获得蓝牙设备信息

// Populate the regions we will range once.

rangedRegions = [[NSMutableDictionaryalloc] init];

for (NSUUID *uuid in [APLDefaultssharedDefaults].supportedProximityUUIDs)

{

CLBeaconRegion *region = [[CLBeaconRegionalloc] initWithProximityUUID:uuid identifier:[uuidUUIDString]];

rangedRegions[region] = [NSArray array];

}

4. 开始扫描、停止扫描和请求定位服务

// 开始扫描蓝牙

- (void)startScanning

{

// 定时3.0秒后请求定位服务，时间间隔自行设置，只要有足够的扫描时间即可 timerPos = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3.0 target:self

selector:@selector(startPositioning) userInfo:nilrepeats:NO];

[dicBeaconsremoveAllObjects];

// 开始扫描

for (CLBeaconRegion *region in rangedRegions)

{

[locationManagerstartRangingBeaconsInRegion:region];

}

// 停止扫描蓝牙

- (void)stopScanning

{

// 停止扫描

for (CLBeaconRegion *region in rangedRegions)

{

[locationManagerstopRangingBeaconsInRegion:region];

}

// 请求定位服务

- (void)startPositioning

{

[self stopScanning]; // 停止扫描

// 以下根据扫描结果dicBeacons 来请求定位服务

}

其中，请求定位服务部分每个人都不一样，依赖自身定位服务。

5. 监听回调，解析扫描获得的蓝牙设备信息，存入dicBeacons 变量

#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:[NSPredicatepredicateWithFormat:@"proximity = %d", [range intValue]]];

for (inti = 0; i

CLBeacon *beacon = [proximityBeaconsobjectAtIndex:i];

// 场强过滤，RSSI 值要在-90到0之间

if (beacon.rssi -90) {

NSString *strKey =

[NSStringstringWithFormat:@"%@_%@_%@",[beacon.proximityUUIDUUIDString], beacon.major, beacon.minor];

if ([dicBeaconsobjectForKey:strKey]) {

[[dicBeaconsobjectForKey:strKey] addObject:beacon]; } else {

NSMutableArray *arrBeacons = [[NSMutableArrayalloc] init];

[arrBeaconsaddObject:beacon];

[dicBeaconssetObject:arrBeaconsforKey:strKey];

}

5. 定位服务开发

部署蓝牙设备时组建了最原始的蓝牙指纹库（数据表），利用这张表可以开发一套定位服务。

客户端上传过来的是一组蓝牙设备信息列表，例如：

{

"ble_arr” = (

{

major = 1001;

minor = 10006;

rssi = "-65";