一、Beacon 技术的前世今生

Beacon 技术，说白了就是让蓝牙设备像灯塔一样，不断向外发送「我在这里」的信号。我第一次接触 Beacon 是在 2015 年，当时帮一家商场做室内导航。客户要求手机靠近某个柜台就能弹出优惠信息。嗯，那时候我第一反应就是：这不就是蓝牙广播吗？

但真正深入进去才发现，Beacon 远不止「广播」这么简单。它背后有一套完整的协议栈，从数据格式到测距算法，再到定位引擎，环环相扣。今天我就带你把这些东西捋清楚。

二、两大主流协议：iBeacon vs Eddystone

目前市面上最常见的 Beacon 协议就两个：苹果的 iBeacon 和 Google 的 Eddystone。我在项目中两个都用过，各有千秋。

2.1 iBeacon 协议解析

iBeacon 是苹果在 2013 年推出的。它的数据包结构非常简洁，总共就 30 个字节左右。我直接给你看它的核心字段：

字段	长度	说明
Proximity UUID	16 字节	唯一标识一个 Beacon 网络
Major	2 字节	用于区分大区域（比如楼层）
Minor	2 字节	用于区分小区域（比如具体货架）
Tx Power	1 字节	1 米处的参考 RSSI 值

你想想看，这个结构是不是很清晰？UUID 确定是哪家公司的 Beacon，Major 和 Minor 再往下细分。我在做商场项目时，就用 Major 表示楼层，Minor 表示具体店铺。这样手机一收到广播，马上就知道自己在几楼、靠近哪家店。

2.2 Eddystone 协议解析

Eddystone 是 Google 推出的，比 iBeacon 晚一些。它的设计更灵活，支持多种帧类型。我比较常用的是这三种：

• Eddystone-UID：类似 iBeacon，包含 Namespace 和 Instance，共 16 字节
• Eddystone-URL：直接广播一个 URL，手机靠近就能自动打开网页
• Eddystone-TLM：广播设备自身的状态信息，比如电池电量、温度

我个人更喜欢 Eddystone 的 URL 帧。有一次做展会导览，每个展位放一个 Beacon，广播里直接带上展位的介绍页面链接。参会者靠近时，手机自动弹出网页，体验非常好。

三、Beacon 广播与扫描

Beacon 的核心机制就是 BLE 广播。设备在三个广播信道（37、38、39）上轮流发送数据包。手机端则在这三个信道上轮流扫描。

3.1 广播端实现

在 Android 上做 Beacon 广播，核心是使用 BluetoothLeAdvertiser。我给你看一段我项目里用过的代码：

// 创建 Beacon 广播数据
AdvertiseData.Builder dataBuilder = new AdvertiseData.Builder();
dataBuilder.addManufacturerData(0x004C, // Apple 公司 ID
    buildIBeaconData(uuid, major, minor, txPower));

AdvertiseSettings settings = new AdvertiseSettings.Builder()
    .setAdvertiseMode(AdvertiseSettings.ADVERTISE_MODE_LOW_POWER)
    .setTxPowerLevel(AdvertiseSettings.ADVERTISE_TX_POWER_MEDIUM)
    .setConnectable(false)
    .build();

BluetoothLeAdvertiser advertiser = 
    bluetoothAdapter.getBluetoothLeAdvertiser();
advertiser.startAdvertising(settings, dataBuilder, advertiseCallback);

这里要注意，ADVERTISE_MODE_LOW_POWER 的广播间隔大约是 1 秒。如果你需要更快的响应，可以用 ADVERTISE_MODE_BALANCED 或 ADVERTISE_MODE_HIGH，但会更耗电。

3.2 扫描端实现

扫描端用 BluetoothLeScanner。我建议用 ScanFilter 来过滤，不然你会收到一大堆无关的广播包：

// 只扫描 iBeacon 格式的广播
ScanFilter filter = new ScanFilter.Builder()
    .setManufacturerData(0x004C, 
        new byte[]{0x02, 0x15}, // iBeacon 数据头
        new byte[]{0xFF, 0xFF})
    .build();

ScanSettings settings = new ScanSettings.Builder()
    .setScanMode(ScanSettings.SCAN_MODE_LOW_LATENCY)
    .build();

scanner.startScan(
    Collections.singletonList(filter),
    settings,
    scanCallback);

四、测距：从 RSSI 到距离

这是 Beacon 开发中最核心也最头疼的部分。RSSI 转距离，说白了就是根据信号强度估算距离。但无线信号在空气中传播时，会受到各种干扰——墙壁、人体、金属货架，都会让信号衰减。

4.1 经典测距公式

业内最常用的公式是：

distance = 10 ^ ((txPower - rssi) / (10 * n))

其中：

• txPower：1 米处的参考 RSSI 值（从 Beacon 广播中获取）
• rssi：当前接收到的信号强度
• n：环境衰减因子，一般取 2~4

n 值怎么取？我在室内空旷环境下一般用 2.0，有隔断的办公室用 3.0，仓库那种金属货架多的地方用 4.0。这个值需要你实际测试调整。

4.2 滤波与平滑

原始 RSSI 值抖动非常厉害。你站在同一个位置，1 秒内可能看到 -65dBm 到 -75dBm 的波动。所以必须做滤波。我常用的方法是滑动平均：

// 滑动平均滤波
private float smoothRssi(List<Integer> rssiValues) {
    if (rssiValues.isEmpty()) return -100;
    
    // 去掉最大值和最小值，减少突发干扰
    Collections.sort(rssiValues);
    int sum = 0;
    int count = 0;
    for (int i = 1; i < rssiValues.size() - 1; i++) {
        sum += rssiValues.get(i);
        count++;
    }
    return count > 0 ? (float) sum / count : rssiValues.get(0);
}

嗯，这里要注意，窗口大小一般取 5~10 个样本。太小了滤波效果不好，太大了响应太慢。我习惯取 7 个样本，效果比较均衡。

五、室内定位基础

有了距离信息，就可以做定位了。最基础的方法有两种：

5.1 邻近检测

最简单的方法。根据距离判断用户是否靠近某个 Beacon。比如距离小于 2 米就认为「到达」。我在博物馆导览项目中就用这个方案——每个展品旁边放一个 Beacon，游客靠近时自动播放语音讲解。

5.2 三点定位

需要至少三个 Beacon。原理很简单：已知三个 Beacon 的坐标，以及手机到它们的距离，就可以解算出手机的位置。公式是这样的：

(x - x1)^2 + (y - y1)^2 = d1^2
(x - x2)^2 + (y - y2)^2 = d2^2
(x - x3)^2 + (y - y3)^2 = d3^2

解这个方程组就能得到 (x, y)。但实际中因为测距误差，三个圆往往不会交于一点。这时候需要用最小二乘法或者加权质心法来估算。

六、知识体系总览

说了这么多，我画了一张图帮你梳理整个 Beacon 开发的知识体系：

从这张图你可以看到，Beacon 开发是一个从底层协议到上层应用的完整链路。每一层都有它的技术难点，但只要你把基础打牢，后面的应用开发就会水到渠成。

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