本文主要是介绍Beacon学习总结，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
最近接触一个项目是关于室内定位的，利用的是蓝牙定位技术，主要涉及到BLE编程，以及对Beacon这种蓝牙基站的认识。
我们项目使用的Beacon基站是由国内一家产品公司Voliam科技开发的vBeacon。由于Voliam公司并没向我们团队提供SDK或开发文档，只是给我们提供了两个APK，(一个是Demo,另一个是他们官方的配置软件）
分别是VoliamBeaconDemo.apk 和iBeaconTool.apk(配置软件)
由于一开始接触的是IBeacon，是苹果在2013年发布的一项技术，刚发布就掀起了热议，业界认为开发前景十分大，甚至会将焦点都转向它，围绕它发起一场大革命，
然而在网上搜索之后发现，时隔两年这项技术却并没有多少成功开发的案例，腾讯微信最近一次更新就是在摇一摇中添加了周边的功能，实质就是使用了beacon技术。
在使用beacon做较精准的室内定位这一项，目前似乎还没有成功案例。唯一搜到与beacon定位比较相关的是Estimote最新的sdk就是支持室内定位的。
http://36kr.com/p/215699.html
由于使用estimote、 sensoro 官方提供的sdk demo 都不能搜索到vBeacon的信息，而Voliam官方的demo却能搜索到vBeacon，于是 我决定先探一探Voliam官方的demo是如何运作的，想办法看看它的源码。我便决定反编译voliam官方提供的demo APK，分析源码后便可以自己做一个beacon库了。
于是便开始了反编译。
（PART1反编译相关）
反编译其实很简单，因为现在有牛人帮我们做好了傻瓜式的一键反编译软件，在百度上可搜到下载链接，这里不再贴出
我用的反编译工具是ApkDec + jd-gui.
ApkDec是一个一键反编译软件，用以将apk文件反编程生成成jar包、 apk包含的res文件和smali文件（由安卓中的Java虚拟机（Dalvik）汇编之后形成的文件）
jd-gui(java decompiler-gui)则提供一个图形化界面查看.class文件中的java源码。
反编译之后发现iBeaconTool 设置了加锁算法，生成的jar包中的类和变量都是由a-z命名的，没法阅读。而VoliamBeaconDemo没有设置加锁算法，所以源码基本完整。（有一部分语法错误和语句缺失，如内部类会变成含”$”的语句）。
于是决定着重研究VoliamBeaconDemo的源码。
看过之后发现,该apk实质上还是用的Estimote的SDK，只是将estimote的SDK改动一些代码，就拿来用而已。Voliam在原SDK中的源码中改变了什么使得新的sdk能检测到vBeacon呢？这就是我们如何将estimote的sdk变成自己项目中能用的sdk的关键了。
（PART2 Estimote源码研究） （待改进）
看过一遍代码后，发现重点在BeaconManager类和BeaconService类中，
BeaconManager类主要是整合estimote的beacon库，向外提供使用beacon库的接口
BeaconService类主要是完成具体的BLE(Bluetooth Low Energy)设备的搜索工作。(Beacon是一种符合ble标准的蓝牙基站)
我们先来看看estimote的外调程序的入口，从estimote官方sdk帮助文档可看到，github链接：
https://github.com/Estimote/Android-SDK
分别是：
beaconManager.setOnRangingListener()//设置搜索监听器、beaconManager.startRanging()//开始搜索设备beaconManager.connect()//开始建立连接
查看sdk中BeaconManager源码可知，BeaconManager定义了一个RangingListener回调接口，接口中有一个回调方法，onBeaconDiscovered()，当搜索到Beacon设备后，beaconManager会调用onBeaconDiscovered()方法，从而将beacon设备的信息传给外部调用者。
在connect()方法中，会调用bindService()方法，将beaconManager和BeaconService绑定在一起，
bindService()其中有一个参数是ServiceConnection对象à
ServiceConnection#onServiceConnected()主要是做一些扫描前的初始化以及回调onServiceReady()方法
于是转到BeaconService类
首先看onBind()方法，onBind()方法主要是取得由BeaconManager对象中传入的Messenger对象，再看onCreate()方法à
OnCreate()方法，主要是创建广播接听者并注册它们，并且将”startScan”和”stopScan” intent封装为pendingIntent。
this.bluetoothBroadcastReceiver= createBluetoothBroadcastReceiver();
this.scanStartBroadcastReceiver =createScanStartBroadcastReceiver();
this.afterScanBroadcastReceiver= createAfterScanBroadcastReceiver();
registerReceiver(this.bluetoothBroadcastReceiver,new IntentFilter("android.bluetooth.adapter.action.STATE_CHANGED"));
registerReceiver(this.scanStartBroadcastReceiver,new IntentFilter("startScan"));
registerReceiver(this.afterScanBroadcastReceiver,new IntentFilter("afterScan"));
this.afterScanBroadcastPendingIntent= PendingIntent.getBroadcast(getApplicationContext(), 0, AFTER_SCAN_INTENT, 0);
this.scanStartBroadcastPendingIntent= PendingIntent.getBroadcast(getApplicationContext(), 0, SCAN_START_INTENT, 0);
又在#handle中，获取到BeaconManager传入的参数，为(startRanging),于是执行startRanging()方法
在startRanging()中调用了startScanning()
在startScanning()中调用了BluetoothAdapter#startLeScan()方法 ，到此beaconService调用bluetoothAdapter开始进行扫描。
startLeScan()方法，传入一个LeScanCallback对象作为参数
重写LeScanCallback#onLeScan(BluetoothDevicedevice,int rssi,byte[])方法，便可获取到ble设备了，再将ble设备转换为beacon设备，就可获取到beacon设备信息了。
于是我们来重点看一下estimote sdk 中重写的onLeScan方法，
public voidonLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord)
{
Beacon beacon =Utils.beaconFromLeScan(device, rssi, scanRecord);
if ((beacon == null) ||(!(EstimoteBeacons.isEstimoteBeacon(beacon)))) {
L.v("Device " + device +" is not an Estimote beacon");
return;
}
BeaconService.this.beaconsFoundInScanCycle.put(beacon, Long.valueOf(System.currentTimeMillis()));
}
这里!(EstimoteBeacons.isEstimoteBeacon(beacon))是Estimote sdk中对beacon设备做了一次过滤，也就是说，这里将不符合Estimote规范的beacon设备都过滤掉，不获取不符合规范的beacon，所以如果我们要利用estimote sdk，使estimote的sdk能获取到我们自己的beacon的话，只需要修改EstimoteBeacons类中的isEstimoteBeacon(beacon)方法
转到EstimoteBeacons类，查到isEstimoteBeacon(beacon)方法，发现果然Estimote 将自己的UUID和命名规范作为识别器去过滤掉其他的beacon设备，在这里我们只需把自己项目中使用的uuid加入判断，就可以了。
然而因为jar包中反编译出来有一部分代码是缺失的，所以我们要给jar包添加东西，只能将编译后的class文件覆盖掉原class文件，（需保证覆盖前后的两个类的包名是完全相同的）然后再把所有的class文件重新打包成jar包，就成了我们自制的sdk了。因为这个过程比较繁琐，操作起来不方便，所以我们要保证项目中尽量少出现要修改sdk的情况（最好不要出现），所以打包库的人就应该把所有项目中需要使用到的api都考虑到，并打包好成一个lib库，让开发者与sdk完全隔断，只需调用你打包好的库就OK。
我们加入自己的UUID之后，就能识别自己的Beacon设备了，但是这就OK了么？如果之后项目决定不再用这家公司的beacon，换了另一家beacon,或者每次修改beacon的UUID之后（后面会讲到可以修改beacon的参数）那是不是还要再次反编译jar，把自己的UUID加进去呢？可是如果不这样，那要怎么识别我们自家的beacon呢？（定位时可能会出现有其他beacon的情况，如何排除掉？）
很简单，我们只需要将识别beacon的步骤放到自己打包的lib中，而不是放在sdk中，这样就可以避免繁琐而且不合理的修改sdk的步骤了。
于是我们将isEstimoteBeacon(beacon)的方法体定义为
{
return true;
}
这样就可以获取到所有的beacon。我们再来看看这个beacon会传到什么地方去，
BeaconService.this.beaconsFoundInScanCycle.put(beacon,Long.valueOf(System.currentTimeMillis()));
this.afterScanBroadcastPendingIntent =PendingIntent.getBroadcast(getApplicationContext(), 0, AFTER_SCAN_INTENT, 0);
onCreate()中
registerReceiver(this.afterScanBroadcastReceiver,new IntentFilter("afterScan"));
startScanning()中
setAlarm(this.afterScanBroadcastPendingIntent,scanPeriodTimeMillis());
afterScanBroadcastReceiver.onReceive()
BeaconService.this.handler.post(BeaconService.this.afterScanCycleTask);
afterScanCycleTask中
有processRanging()
processRanging()
{ for (RangingRegion rangedRegion :BeaconService.this.rangedRegions)
rangedRegion.processFoundBeacons(BeaconService.this.beaconsFoundInScanCycle);
}
rangedRegion.processFoundBeacons(BeaconService.this.beaconsFoundInScanCycle);
和invokeCallbacks(enteredRegions,exitedRegions);
invokeCallbacks()
for(RangingRegion rangingRegion : BeaconService.this.rangedRegions) {
try {
MessagerangingResponseMsg = Message.obtain(null, 3);
rangingResponseMsg.getData().putParcelable("rangingResult",new RangingResult(rangingRegion.region, rangingRegion.getSortedBeacons()));
rangingRegion.replyTo.send(rangingResponseMsg);
}…
转到BeaconManager.handler有
Switch(msg.what)
case 3:
if(BeaconManager.this.rangingListener == null) return;
msg.getData().setClassLoader(RangingResult.class.getClassLoader());
RangingResultrangingResult = (RangingResult)msg.getData().getParcelable("rangingResult");
BeaconManager.this.rangingListener.onBeaconsDiscovered(rangingResult.region,rangingResult.beacons);
到此，可知beacon传到了onBeaconsDiscovered()中，知道了这个，我们便可以在onBeaconsDiscovered()中对搜索到的beacon做过滤。
（PART3 Beacon连接相关，BLE编程）
上面说到可以修改beacon设备的UUID，但是要如何修改呢？
我们看源码
在beaconService.LeScanCallback 的onLeScan(device,rssi,byte[])方法中，
将ble device转换为beacon 的关键代码是
Beacon beacon = Utils.beaconFromLeScan(device, rssi, scanRecord);
于是看Utils类：beaconFromLeScan(device,rssi, scanRecord)方法
String scanRecordAsHex = HashCode.fromBytes(scanRecord).toString();
由
String proximityUUID = String.format("%s-%s-%s-%s-%s", newObject[] { scanRecordAsHex.substring(18, 26), scanRecordAsHex.substring(26,30), scanRecordAsHex.substring(30, 34), scanRecordAsHex.substring(34, 38),scanRecordAsHex.substring(38, 50) });
可知uuid的格式是8-4-4-4-12
int major = unsignedByteToInt(scanRecord[(i + 22)]) * 256 +unsignedByteToInt(scanRecord[(i + 23)]);
int minor = unsignedByteToInt(scanRecord[(i + 24)]) * 256 +unsignedByteToInt(scanRecord[(i + 25)]);
int measuredPower = scanRecord[(i + 26)];
这里可知我们通过onLeScan扫描到的beacons(ble设备)，只能单方面获取到它们的广播的数据，如uuid，major(区域识别ID),minor(组识别id)(用于管理) 和measuredPower(即txPower)表示一米时的rssi值，用于测距。然而如果要获得更多的数据(如beacon的电池量，发射功率等)，以及要修改它的参数，就必须和beacon设备建立连接，这里就涉及到Google推出的BLE（Bluetooth Low Energy）编程（由于beacon都符合ble规范），请花上十几分钟的时间看一下google的官方文档
https://developer.android.com/guide/topics/connectivity/bluetooth-le.html
由于Google经常被墙，所以上不去的同学可以看看
http://ricardoli.com/2014/07/31/%E8%93%9D%E7%89%9940%E2%80%94%E2%80%94android-ble%E5%BC%80%E5%8F%91%E5%AE%98%E6%96%B9%E6%96%87%E6%A1%A3%E7%BF%BB%E8%AF%91/
或是
http://my.oschina.net/tingzi/blog/215008
简单地说明一下就是一个ble设备上有一个Gatt(Generic Attribute Profile)服务端，该profile存储该设备的所有属性，而profile又由一个或多个Service组成，一个Service由一个或多个charcteristic组成，每个characteristic包含一组数据以及一个或多个descriptor
即
Profileßservicesßcharacteristicsßvalues & descriptors
也就是说最终是由characteristic来存储ble设备的各个属性，
而要获得各个characteristic ,则需先跟ble设备上的GATT服务端建立连接,需要使用connectGatt()方法
connectGatt方法传递三个参数：
Context对象, boolean值(表示当ble设备可用时是否自动连接)，和BluetoothGattCallback调用，返回一个BluetoothGatt实例
代码如
mBluetoothGatt = device.conectGatt(mContext,false,mGattCallback)
BluetoothGattCallback中有几个需要覆盖的方法：
onConnectionStateChange(BluetoothGattgatt,int status,int newState)//当连接状态发生改变时调用
onServicesDiscovered(BluetoothGattgatt,int status)//发现新服务端
onCharacteristicRead(BluetoothGattgatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic,int status)//读属性
onCharacteristicWrite(BluetoothGattgatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic,int status)//写属性
……
于是在onServicesDiscovered()方法中，我们便可以获得gatt server中的所有characteristic
然而由于characteristic的标识符是uuid 而存的数据都是byte[]
所以要想知道beacon的哪个参数 对应哪个characteristic，（博主曾经试过将所有characteristic列举出来后一个一个去取值匹配，结果不仅把自己整残了，最后还是整不出来=。=）
这个时候就需要你跟硬件产品公司打交道了，一般买产品之后会有客服电话，直接询问客服或他们公司的技术人员是最行之有效的方法，找他们要“所有Characteristic和Service的UUID”，如果这家产品公司连这个也没法提供，要么你们项目放弃连接服务端这个功能（beacon设备的配置功能），要么换一家产品公司（更推荐） 。
于是，通过传递自定义的BluetoothGattCallback，实现对连接过程(开始建立到关闭连接)的具体操作，有了各个有效的characteristic的UUID之后，还有一点要注意的是，在onServicesDiscovered()方法获得的各个characteristic，这个时候你如果取得characteristic对象后用getValue()方法，获取到的值都是null，想要获得各个属性值，还需要调用BluetoothGatt实例的readCharacteristic(characteristic)方法。
每调用一次readCharacteristic()，就是相应地回调一次onCharacteristicRead()方法，于是最后是在onCharacteristicRead()方法中获得特征值的。
注意：这里的” 有效”指，有存放beacon参数的characteristic
关于与gatt建立连接的实现细节以及修改参数这部分就先不说了，容我再整理一下再发上来。
（PART4 测距相关：）
测距实质都是根据实时的RSSI和txPower的值去计算手机距离基站的距离。
看VoliamBeaconDemo反编译后的源码可知，Estimote的测距算法放在Utils类中的computeAccuracy(Beaconbeacon)方法中
我们来看看computeAccuracy()
public static doublecomputeAccuracy(Beacon beacon) {
if (beacon.getRssi() == 0) {
return -1.0D;
}
double ratio = beacon.getRssi() / beacon.getMeasuredPower();
double rssiCorrection = 0.96D + Math. pow(Math.abs(beacon.getRssi()),3.0D) % 10.0D / 150.0D;
if (ratio <= 1.0D) {
return (Math.pow(ratio, 9.98D) *rssiCorrection);
}
return ((0.103D + 0.89978D *Math.pow(ratio, 7.71D)) * rssiCorrection);
}
因为computeAccuracy()方法是外部调用方法，所以我们要想用自己的测距算法的话，可以直接在工程里面建一个距离工具类，专门负责距离相关。可以把estimote的算法封装成算法1，再把其他算法封装为算法2,3,4…使用策略模式，把算法作为一个参数传入到测距方法中，就可以使用不同的算法测距了。
测距算法在网上能搜到，不过公式都差不多，就是公式中的几个参数有所改变，某款手机可能使用estimote的算法更加精准，而其他手机可能用其他算法更精准。
在Github上有人创建了一个开源库ALTBeaconhttps://github.com/AltBeacon/android-beacon-library
为了使ibeacon在android端用起来跟在ios端一样方便。
altBeacon使用的算法实质还是使用了跟estimote的测距算法一样的公式，只是altBeacon搭建了一个服务端，存放了最适合各个机型的参数列表，各个手机从服务端获取最适配自己的公式参数，再传递给测距方法，理论上就可以获得最精准的距离。
但是我们项目要求能在多个基站中识别出最近的那个基站，所以对测距算法的要求会更高。试过altBeacon发现精度并不高（对两个离得较近的beacon识别出最近的那个的情况）
于是考虑可否通过多次测量来减少单次误差
获取每次的minBeacon， 将所有的minBeacon存入一个map中，然后获取次数最多的minBeacon
但是由于Beacon是1s发送一次广播，所以如果要获取多次比较结果，就会出现单次扫描结果很慢，用户体验就会很差。
如何从速度和精度直接取平衡?
这篇关于Beacon学习总结的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
