利用藍(lán)牙智能進(jìn)行位置標(biāo)記

無論是筆記本電腦，平板電腦，智能手機(jī)還是其他設(shè)備，我們中的許多人都可以將設(shè)備留在咖啡店，機(jī)場，出租車或其他地方，從而體驗(yàn)到設(shè)備的潛在或?qū)嶋H損失。但是，隨著基于藍(lán)牙的智能標(biāo)簽和其他類型的地理圍欄設(shè)備（如Apple iBeacon）的推出，有許多選項(xiàng)可以防止丟失可能包含您不希望黑客獲取的不可替代數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的設(shè)備 - 聯(lián)系人，個(gè)人數(shù)據(jù)，照片，商業(yè)計(jì)劃等。這些標(biāo)簽結(jié)合了在智能手機(jī)或平板電腦上運(yùn)行的藍(lán)牙硬件和軟件應(yīng)用程序，并且當(dāng)您離開帶標(biāo)記的設(shè)備時(shí)可以發(fā)出警告。通過手機(jī)或平板電腦上運(yùn)行的軟件應(yīng)用程序，范圍可以從幾英尺調(diào)整到大約30英尺，其他功能可以激活或禁用。

Apple iBeacon是一個(gè)相對較新的應(yīng)用程序，可以擴(kuò)展位置服務(wù)Apple iOS操作系統(tǒng)。位置服務(wù)允許基于位置的應(yīng)用程序和網(wǎng)站（包括地圖，相機(jī)，Safari和其他Apple和第三方應(yīng)用程序）使用來自可用蜂窩，Wi-Fi，全球定位系統(tǒng)（GPS）網(wǎng)絡(luò)和iBeacons的信息來確定您的近似位置。

例如，使用Wi-Fi或GPS或蜂窩連接，應(yīng)用程序可以使用您的位置數(shù)據(jù)并執(zhí)行位置搜索查詢以查找附近的咖啡館，加油站或劇院;或者您的設(shè)備可以根據(jù)設(shè)備的當(dāng)前位置自動(dòng)設(shè)置其時(shí)區(qū)。應(yīng)用程序軟件要求您在設(shè)備上啟用定位服務(wù)，并在使用您的位置數(shù)據(jù)之前將您的權(quán)限授予每個(gè)應(yīng)用或網(wǎng)站。在iOS 7中，如果關(guān)閉位置服務(wù)并使用“查找我的iPhone丟失模式”，只要設(shè)備處于“丟失模式”，就會(huì)在設(shè)備上重新啟用位置服務(wù)。一旦禁用丟失模式，位置服務(wù)將返回其先前的狀態(tài)。

基本上，標(biāo)簽是組合藍(lán)牙4.0收發(fā)器（通常使用4.0標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙低功耗部分）的低成本設(shè)備，可能是低 - 終端微控制器（可能嵌入藍(lán)牙收發(fā)器芯片）或獨(dú)立MCU，幣形電池，信號(hào)器和LED指示燈。最新的藍(lán)牙規(guī)范使用基于屬性協(xié)議（ATT）的基于服務(wù)的架構(gòu)。所有低功耗通信都通過通用屬性配置文件（GATT）進(jìn)行，GATT用于實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙智能接口。應(yīng)用程序或其他配置文件使用GATT配置文件，因此客戶端和服務(wù)器可以以結(jié)構(gòu)化方式進(jìn)行交互。

作為藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)的一部分，藍(lán)牙智能為信標(biāo)體驗(yàn)帶來三個(gè)基本功能：可以驗(yàn)證的智能無線連接并管理互動(dòng);一種極其節(jié)能的連接，不會(huì)耗盡用戶的手機(jī)電池;手機(jī)制造商和移動(dòng)操作系統(tǒng)無處不在的支持。

實(shí)施iBeacon

Apple iBeacons和其他基于位置的傳感器可以作為標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)，并“附加”到產(chǎn)品或人員，然后鏈接到智能手機(jī)或平板電腦。在視距應(yīng)用中，標(biāo)簽的范圍在100到150英尺之間。提供藍(lán)牙智能芯片和子系統(tǒng)的公司包括CSR，Nordic Semiconductor，恩智浦半導(dǎo)體，意法半導(dǎo)體，德州儀器等。

Nordic Semiconductor提供的典型信標(biāo)參考設(shè)計(jì)包括高度集成的BLE收發(fā)器芯片，nRF51822，2.4 GHz天線，以及連接傳感器或其他功能的觸點(diǎn)板 - 所有這些都在直徑僅為20 mm的電路板上（圖1） 。 nRF51822芯片內(nèi)部是一個(gè)32位ARM Cortex-M0 CPU，具有256 KB閃存和16 KB RAM，因此無需單獨(dú)的微控制器。該參考設(shè)計(jì)包括10個(gè)通用I/O引腳，兩個(gè)用于切換工作模式的按鈕，一個(gè)RGB LED指示燈，可通過SPI端口完全編程，并支持無線固件更新。 nRF51822藍(lán)牙智能信標(biāo)套件包括一個(gè)信標(biāo)和完全訪問軟件和設(shè)計(jì)文件。

圖1：這個(gè)簡單的參考設(shè)計(jì)，Nordic Semiconductor的nRF51822允許設(shè)計(jì)人員制作Apple iBeacon-兼容應(yīng)用程序使用該公司高度集成的收發(fā)器芯片，其中包含一個(gè)低功耗微控制器。

與北歐芯片類似，劍橋科學(xué)研究院（CSR）的CSR1011通過集成16位RISC保持元件數(shù)量非常低基于微控制器，64 KB系統(tǒng)RAM，64 KB內(nèi)部ROM和完整的藍(lán)牙低功耗收發(fā)器（圖2）。在其休眠模式下，芯片消耗的電流小于600 nA，因此如果芯片每天激活幾次，則硬幣電池可以為芯片供電一年或更長時(shí)間。片上MCU為設(shè)計(jì)人員提供了諸如10位A/D轉(zhuǎn)換器，32條數(shù)字I/O線，3個(gè)模擬I/O引腳，UART，I2C/SPI端口，4個(gè)脈沖寬度調(diào)制定時(shí)器等資源模塊，甚至是開關(guān)模式電源控制器。

圖2：由CSR開發(fā)的CSR1011高度集成的藍(lán)牙低功耗收發(fā)器芯片，僅實(shí)現(xiàn)低功耗部分藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)完整的系統(tǒng)級(jí)芯片解決方案，適用于需要最少元件數(shù)量的設(shè)計(jì)。

當(dāng)iBeacon設(shè)備鏈接到iOS設(shè)備時(shí)，信標(biāo)可以在您接近或離開某個(gè)位置時(shí)提醒應(yīng)用程序iBeacon顯示。除了監(jiān)控位置，應(yīng)用程序還可以估算您與iBeacon的接近程度（例如，零售店中的顯示或結(jié)賬柜臺(tái)）。根據(jù)您的設(shè)備和可用服務(wù)，位置服務(wù)使用蜂窩，Wi-Fi，藍(lán)牙和GPS的組合來確定您的位置。如果您不在GPS衛(wèi)星的清晰視野范圍內(nèi)，您的設(shè)備可以使用眾包Wi-Fi和手機(jī)信號(hào)塔位置或iBeacons確定您的位置。

可以在屏幕上顯示您的位置的應(yīng)用，包括地圖，使用藍(lán)色標(biāo)記指示您當(dāng)前的（近似）位置。如果無法準(zhǔn)確確定您的位置，標(biāo)記周圍也會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色圓圈。圓的大小顯示您的位置可以確定的精確程度 - 圓越小，精度越高典型的藍(lán)牙4.0標(biāo)簽可能大約四分之一，也許大約是厚度的三倍。這種標(biāo)簽的一個(gè)例子是Phone-Halo提供的StickR TrackR設(shè)備（圖3）。直徑大約一英寸的標(biāo)簽足夠小，可以連接到鑰匙環(huán)或使用雙面膠帶，粘在筆記本電腦或平板電腦上，甚至可以連接到狗項(xiàng)圈上。除了圓盤形標(biāo)簽外，該公司還有一個(gè)薄錢包大小的矩形設(shè)備，寬4厘米，長6.5厘米，厚0.4厘米。它使用兩個(gè)CR2016紐扣電池，可以使用兩年左右。

在iOS或Android手機(jī)或平板電腦上運(yùn)行的軟件應(yīng)用程序允許用戶通過水龍頭查看手機(jī)/平板電腦和標(biāo)記物品之間的距離手指在應(yīng)用程序上，標(biāo)簽將響鈴，從而指示其位置，并且軟件允許StickR完全自定義用于聲音警報(bào)設(shè)置，范圍和其他功能。鑰匙串上的標(biāo)簽或附在另一臺(tái)設(shè)備上的標(biāo)簽也可以反向運(yùn)行 - 它有一個(gè)按鈕，當(dāng)按下該按鈕時(shí)，會(huì)導(dǎo)致您的iOS或Android設(shè)備響鈴，從而可以找到放錯(cuò)位置的手機(jī)或平板電腦。

圖3：Phone-halo開發(fā)的小型藍(lán)牙4.0標(biāo)簽可以從單個(gè)CR2016紐扣電池運(yùn)行一年多。在iOS或Android設(shè)備上運(yùn)行的軟件應(yīng)用程序可以同時(shí)監(jiān)控五到十個(gè)標(biāo)記項(xiàng)目。總之，藍(lán)牙低功耗設(shè)備的出現(xiàn)開辟了一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，包括iBeacons，標(biāo)簽和許多其他解決方案利用其低待機(jī)功耗和智能手機(jī)技術(shù)，提供防損和新的基于位置的服務(wù)。隨著BTLE設(shè)備的高度集成，成本將繼續(xù)下降，并將繼續(xù)開辟更多的市場機(jī)會(huì)。