運用Beacon進行博物館導(dǎo)覽

將Beacon應(yīng)用于博物館導(dǎo)覽，這樣當(dāng)游客靠近展品時，APP可以提示該展品的相關(guān)信息，走過路過就再也不會錯過！想象一下，如果故宮有了這款A(yù)PP, 當(dāng)游客走到一個不明覺厲的青銅方樽面前，只要拿起手機就能快速了解它的主人、出土信息和花紋的寓意，再也不用擔(dān)心被人嘲笑沒文化了。

這個設(shè)計的設(shè)想是：首先，博物館內(nèi)安裝的所有的Beacon基站都在APP能夠探測到的范圍內(nèi)，而且APP能夠默默地在后臺運行并探測附近的Beacon，但只有當(dāng)游客與Beacon基站的距離靠近至2米范圍內(nèi)時才會跳出彈窗，提示與這一Beacon相關(guān)的展品信息；其次，針對同一展品，APP不會不識趣地反復(fù)跳出提示窗；最后，還能夠查閱APP系統(tǒng)日志底層Beacon相關(guān)事件。下面請看實地操作！

如果你也是第一次創(chuàng)建Beacon應(yīng)用APP，看這里！

綁定服務(wù)，設(shè)定“區(qū)域”

對于首次建立應(yīng)用程序類別的開發(fā)者，以下幾點需要注意：首先，用AltBeacon API BeaconManager將APP與后臺運行的AltBeacon庫中的服務(wù)綁定。另外，要著手設(shè)定一個或多個“區(qū)域”。這里所說的“區(qū)域”是指一個或一組Beacon，由AltBeacon Beacon ID 域值來規(guī)定。Beacon ID域?qū)?0個八位字節(jié)的標(biāo)識域分成1個16字節(jié)的主ID、1個2字節(jié)的二級ID、1個2字節(jié)的三級ID。在我的這個APP中，主Beacon是我所關(guān)注的，因此只設(shè)定了主ID，因此我將二級和三級ID設(shè)為空值。

圖1 – 基本初始化步驟

更多干貨往下看！

APP程序類別

針對不同的顯示界面（包括主要展品信息界面、Beacon事件日志界面）的活動類別、以及其他一些輔助性的Java類別，這個APP包括一個自定義應(yīng)用程序類和一個Actiivity類別。AltBeacon API自身就是一個庫，它負(fù)責(zé)APP后臺運行彈出，并提供一系列接口來支持與Beacon探測相關(guān)的回調(diào)函數(shù)。這些都通過自定義應(yīng)用程序類“GyboApplication.java”執(zhí)行。

圖2 – AltBeacon API 關(guān)鍵接口

測定距離，更新范圍

AltBeacon API支持“監(jiān)測”與“測距”功能。監(jiān)測功能會在APP進入某一個或某一組Beacon區(qū)域時生成事件。這其實是一個二進制的概念，因為只有兩種可能——APP在區(qū)域內(nèi)、APP不在區(qū)域內(nèi)。測距功能可以追蹤游客距離某一組Beacon的距離，當(dāng)兩者近到一定程度時，就可以觸發(fā)功能。

我們還必須對應(yīng)用程序類別執(zhí)行的RangeNotifier接口中的單實例對象方法“didRangeBeaconsInRegion（Collection<Beacon> beacons, Region region）”進行編碼。AltBeacon庫的后臺藍(lán)牙掃描進程能夠發(fā)現(xiàn)附近的Beacon，而“didRangeBeaconsInRegion”每秒鐘調(diào)用一次，并提供當(dāng)次掃描到的Beacon列表。APP絕大多數(shù)功能都在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)。

Beacon分類則代表物理意義上的Beacon, 它有著一系列屬性，包括：Beacon類型標(biāo)示、藍(lán)牙MAC地址和名稱、接收信號強度指示器RSSI（Received Signal Strength Indicator）、（制造過程中設(shè)定的）校準(zhǔn)傳輸?shù)腂eacon發(fā)射功率、與Beacon相對距離的估算值（以米為單位計量、通過RSSI和Beacon發(fā)射功率計算得出）。

定義最近的Beacon，判斷信息推送時間

有了Beacon列表以及每個Beacon與游客的距離估算值，要推算出哪個Beacon離游客最近應(yīng)該是不成問題的。但是在測試過程中也有一些問題。有的Beacon明知道就在范圍內(nèi)，卻沒有出現(xiàn)在didRangeBeaconsInRegion方法獲取的Beacon列表中，到底哪里出了問題？經(jīng)分析，原因可能是Beacon廣播頻率與安卓APP掃描的頻率和持續(xù)時間不匹配，導(dǎo)致有時掃描過程無法接收到實際范圍內(nèi)所有Beacon的廣告數(shù)據(jù)包。這就引出了另一個問題：如何控制安卓APP里的這些參數(shù)？

當(dāng)APP收到范圍更新時，就要判斷是否需要執(zhí)行相應(yīng)的功能。具體來說，就是看哪個Beacon離游客最近、有沒有近到需要向游客提示Beacon所對應(yīng)的展品信息。如果最近的Beacon發(fā)生了變化，游客會收到提示信息。例如，游客離開剛剛駐足的展品，下一次范圍更新之后，離他最近的Beacon可能就不是之前那一個（組）了。當(dāng)然，還要判斷距離最近的Beacon是近到什么程度，才能向游客發(fā)送通知信息。實驗中的APP把這一數(shù)值設(shè)定為2米。當(dāng)然你也可以允許用戶手動設(shè)置、自定義這一類配置。

掃描配置又是什么？

BeaconManager類允許開發(fā)者對APP進行廣告數(shù)據(jù)包掃描時長、活動間歇時長等參數(shù)進行配置?？梢栽诔跏即a中添加如下的代碼。

圖4 – 掃描配置

想要做好適合APP的掃描配置，需要考慮很多方面。掃描過程的電量消耗是很大的，因此掃描頻次過高或時長過長就會增加電池電量的消耗。但如果掃描頻次跟不上，Beacon探測結(jié)果的更新就會延遲，進而影響用戶體驗。

因此，根據(jù)實際應(yīng)用場景的需要，我們必須在耗電水平和用戶體驗之間進行權(quán)衡取舍。例如，一個用來探測路途中經(jīng)過的店鋪的APP，就需要比博物館導(dǎo)覽APP擁有更快的Beacon廣告探測和反應(yīng)速度。

還需要考慮Beacon的廣播頻率。如果掃描頻率高于Beacon廣告，有時就會由于最近一次掃描活動中的廣播數(shù)據(jù)包丟失而導(dǎo)致實際范圍內(nèi)的Beacon沒有出現(xiàn)在API回調(diào)的報告中。

現(xiàn)實世界中的Beacon探測

不得不承認(rèn)，現(xiàn)實世界總是不完美的。為了讓APP能夠更好的為人民服務(wù)，程序猿編寫代碼時也不得不考慮現(xiàn)實中的問題種種。在測試過程中，盡管我們很認(rèn)真地設(shè)置了掃描配置，Beacon掃描偶爾還是會有漏網(wǎng)之魚?，F(xiàn)實中，由于游客和Beacon之間的物理屏障（如人群、其他物品等）、或Beacon配置與之前設(shè)想的不同，也會出現(xiàn)一些紕漏。物理屏障的存在會導(dǎo)致游客在展廳內(nèi)行走時，APP數(shù)據(jù)回報出現(xiàn)短暫的異常。因此，Beacon應(yīng)用不應(yīng)當(dāng)僅根據(jù)最近一次的數(shù)據(jù)回報就立刻作出回應(yīng)。認(rèn)識到這一點讓我們收獲頗多：與其中規(guī)中矩地根據(jù)AltBeacon庫回調(diào)的數(shù)據(jù)行事，不如對算法進行適度的“模糊”處理，也許能改善Beacon APP的表現(xiàn)。為了改善算法，我們決定采用更復(fù)雜一些的方法來追蹤范圍內(nèi)的Beacon。

模糊的Beacon追蹤

我們的方法簡單而有效——保留了最近15秒的報告中提示位于范圍內(nèi)的Beacon的相關(guān)數(shù)據(jù)緩存，以及每個Beacon最近一次被探測到的精確時間。通過計時器任務(wù)，把最近15秒內(nèi)沒有被探測到的Beacon視為“過期”、移除緩存。

在可以稱得上“重中之重”的didRangeBeaconsInRegion方法中,我們更新了Beacon數(shù)據(jù)緩存和回調(diào)的Beacon對象列表，然后評估全部的緩存數(shù)據(jù)，以判定目前距離最近的Beacon。于是測試的結(jié)果有了改善。這類似于數(shù)據(jù)平滑處理，相關(guān)代碼片段如下圖。

圖5 – GyboApplication.java中的Beacon緩存設(shè)置和使用

圖6 –BeaconEvent類別

圖7 –負(fù)責(zé)終止BeaconEvent對象的計時器任務(wù)

最后的最后，提醒用戶！

一旦實際執(zhí)行了獲取范圍內(nèi)Beacon報告的代碼、采取了某種方式追蹤Beacon、并根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)判斷哪一個Beacon離游客最近，那么就只剩最后一步了：在合適的情況下提示游客Beacon所關(guān)聯(lián)的展品信息。怎樣判斷是否“合適”呢？主要看最后一次生成的通知是否為同一Beacon相關(guān)的，因為沒有必要反復(fù)提示用戶同一個展品的信息。還需要將估算的Beacon距離與既設(shè)的（觸發(fā)行為的）最小距離值進行對比，判斷游客是否足夠靠近Beacon（也就是展品），然后決定是否發(fā)送展品信息。

如果APP是在前臺運行，提示游客的方法就很簡單：更新主要展覽信息頁面、顯示最近的展品介紹。我們使用內(nèi)存中有關(guān)Beacon及其對應(yīng)展品的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個Beacon都有自己的ID，就可以分別對應(yīng)各自的展品信息，并在APP本地映射了這些數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系，但正如第一篇中所講到的，對于除了原型以外的任何APP，最好從遠(yuǎn)程服務(wù)器上獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)位置或其他信息配置Beacon。

圖8 –Beacon Information類別

圖9 –ThingOfInterest類別

通知列表下拉菜單中的通知，并將其鏈接到定義展品信息頁面的Activity。

圖10 – 安卓系統(tǒng)通知，提示附近發(fā)現(xiàn)Beacon

下圖是安卓通知的代碼。

圖11 – 創(chuàng)建通知