在物联网技术飞速发展的当下，室内定位与资产管理的需求日益凸显。传统的定位技术在复杂的室内环境中往往表现不佳，而基于低功耗蓝牙（BLE）技术的Beacon与观察者模式，凭借其低功耗、低成本、易部署等优势，成为了室内定位与资产管理领域的热门解决方案。本文将以成都亿佰特电子科技有限公司的E104-BT53A1、E104-BT53A3、E104-BT53C3系列超低功耗蓝牙模块为核心，深入剖析Beacon与观察者模式的原理、应用场景以及具体实现方法。
Beacon是建立在低功耗蓝牙协议基础上的一种广播协议。配备有低功耗蓝牙（BLE）通信功能的设备，使用BLE技术向周围周期性发送自己特有的ID。这些设备作为从机，不断地广播自身的信息，就像一个个“信号灯塔”，为周围的设备提供定位和信息服务。
Beacon的主要参数包括：
l uuid：通用唯一识别码，用于标识一个特定的Beacon网络或应用。
l major：主要标识符，通常用于区分不同的区域或分组。
l minor：次要标识符，用于区分同一区域内的不同Beacon设备。
l company ID：公司标识符，由蓝牙技术联盟分配，用于标识Beacon设备的制造商。
观察者模式主要用于监听其他设备的广播数据而不与之建立连接。它适用于扫描周围环境中的BLE设备，就像一个“侦察兵”，不断地搜索周围的Beacon信号，并将接收到的信息反馈给用户或系统。
在这种应用场景中，Beacon标签附着在需要管理的资产或人员身上，而观察者设备则固定在特定的位置，如网关。观察者设备的主要功能是扫描周围的Beacon标签，判断标签是否在其附近，或者统计该位置内的标签数量。
资产定位追踪和管理（贵重物品跟踪）：对于企业或机构来说，贵重物品的管理是一项重要的工作。通过在贵重物品上安装Beacon标签，并在关键位置部署观察者设备，可以实时跟踪物品的位置，防止物品丢失或被盗。例如，在博物馆中，可以在文物上安装Beacon标签，在展厅的出入口和关键位置部署观察者设备，一旦文物离开指定区域，系统就会发出警报。
人员管理：在一些特定的场所，如工厂、医院、学校等，需要对人员的位置和活动进行管理。通过在人员身上佩戴Beacon标签，并在场所内部署观察者设备，可以实时了解人员的位置和活动轨迹，提高管理效率和安全性。例如，在工厂中，可以在工人身上佩戴Beacon标签，在车间的各个角落部署观察者设备，实时监控工人的工作位置和工作状态，确保工人的安全和生产的顺利进行。
观察者设备通过不断地扫描周围的Beacon信号，接收到Beacon标签发送的广播数据。通过分析广播数据中的uuid、major、minor等参数，可以判断标签是否属于特定的网络或区域。同时，根据信号的强度（RSSI），可以大致判断标签与观察者设备之间的距离，从而实现对标签的定位和追踪。
在这种应用场景中，Beacon标签固定在特定的位置，如室内的各个角落、建筑物的出入口等。当人员携带手机进入Beacon信号的覆盖范围时，可以打开手机上的APP，扫描并读取Beacon标签发送的广播信息，从而实现位置确定、信息接收等功能。
l 打卡：在企业或机构中，员工可以通过手机扫描固定在办公区域的Beacon标签，实现打卡功能。这种打卡方式无需接触打卡设备，方便快捷，同时也可以提高打卡的准确性和安全性。
l 近场信息推送：当用户进入商场、超市、餐厅等场所时，手机可以接收到Beacon标签发送的近场信息，如促销活动、优惠信息、菜单等。这种信息推送方式可以根据用户的位置和兴趣，提供个性化的服务，提高用户的体验和满意度。
l 室内路线导航规划和定位：在大型商场、机场、火车站等复杂的室内环境中，用户可以通过手机扫描Beacon标签，获取自己的位置信息，并根据导航规划的路线，快速到达目的地。这种室内导航方式可以解决传统GPS在室内环境中信号弱、定位不准确的问题，为用户提供更加便捷的导航服务。
Beacon标签固定在特定的位置，不断地向周围广播自己的信息。当用户的手机进入Beacon信号的覆盖范围时，手机上的APP会自动扫描并接收Beacon标签发送的广播数据。通过分析广播数据中的uuid、major、minor等参数，可以确定用户的位置信息。同时，APP可以根据预设的导航路线，为用户提供导航指引。
E104-BT53系列蓝牙模块是EBYTE推出的超低功耗蓝牙模组，支持Beacon与观察者模式，具有体积小、功耗低、性能稳定等特点。以下是基于E104-BT53系列蓝牙模块的原理讲解：
l 观察者可以扫描附近所有的Beacon设备，可以判断该设备是不是在附近：观察者设备通过开启扫描功能，可以接收到周围所有Beacon设备发送的广播数据。通过分析广播数据中的MAC地址、uuid等参数，可以判断设备是否属于特定的网络或区域，从而确定设备是否在观察者附近。
l 观察者设备固定，可以大致判断这个Beacon设备的大致位置：当观察者设备固定在某个位置时，根据接收到的Beacon信号的强度（RSSI），可以大致判断Beacon设备与观察者设备之间的距离。结合多个观察者设备的位置信息，可以通过三角定位等算法，更加准确地确定Beacon设备的位置。
l 设置Beacon设备的发射功率可以缩小或者扩大范围：Beacon设备的发射功率决定了信号的覆盖范围。通过调整Beacon设备的发射功率，可以缩小或扩大信号的覆盖范围，满足不同应用场景的需求。例如，在室内定位场景中，可以将发射功率设置为较小的值，以提高定位的准确性；在资产管理场景中，可以将发射功率设置为较大的值，以扩大信号的覆盖范围。
l E104-BT53A3及其测试底板（EWT104-BT53A3 + E15-USB-T3）X 2。其中，一个模块作为Beacon信标模组，另一个模块作为观察者模组。
l 串口调试助手：用于向模块发送AT指令，配置模块的参数。
l NRF nRF Connect或者BLE调试宝：用于扫描和查看Beacon设备的广播数据。
亿佰特产品手册文档详细介绍了E104-BT53系列蓝牙模块的功能、参数、AT指令等信息，是进行蓝牙模块配置和开发的重要参考资料。
依次发送下面指令配置（需要回车换行）：
① AT+RESTORE：恢复出厂设置，将模块的参数恢复到默认状态。
② AT+ROLE=3：设置模块角色为Beacon，使模块进入Beacon模式。
③ AT+MAC?：查询设备MAC地址，手机可以通过MAC地址过滤Beacon设备。
④ AT+ADV=1,0,500：设置开启不可连接广播、间隔500ms的广播。其中，“1”表示开启广播，“0”表示不可连接，“500”表示广播间隔为500ms。
⑤ AT+BEACON=4C11,0102,0304,-48,FDA50693A4E24FB1AFCFC6EB07647825：设置Beacon参数，其中，company ID= 4C11，Major UUID= 0102 ，Minor UUID = 0304，发射功率为-48dBm，uuid为FDA50693A4E24FB1AFCFC6EB07647825。
⑥ AT+RESET：设置模块角色重启生效，使配置的参数生效。
设置完成后，可以使用手机APP（NRF nRF Connect）查看Beacon设备的广播信息。
依次发送下面指令配置：
① AT+RESTORE：恢复出厂设置，将模块的参数恢复到默认状态。
② AT+ROLE=1：设置模块角色为单主机，使模块进入观察者模式。
③ AT+RESET：设置模块角色重启生效，使配置的参数生效。
④ AT+OBSERVER=1：使能普通观察者功能，没有过滤。
串口助手输出周围蓝牙设备数据
发现可以扫描到周围所有的蓝牙设备，其中包括我们的Beacon信标模块：
+MAC:94:DE:B8:D4:06:2D,RSSI:-25,ADV:0201061AFF4C110215FDA50693A4E24FB1AFCFC6EB0764782501020304D000
⑤ AT+OBSERVER=1,8,,,,4C11：使能普通观察者功能，添加company ID= 4C11过滤。此时，串口助手只会输出company ID是4C11的设备的数据。根据广播数据：ADV:0201061AFF4C110215FDA50693A4E24FB1AFCFC6EB0764782501020304D000，可以通过倒数3 - 6字节获取Major UUID= 0102 ，Minor UUID = 0304，从而实现对Beacon设备的子集分类和管理。
基于E104-BT53系列蓝牙模块的Beacon与观察者模式，为室内定位与资产管理提供了一种高效、便捷、低成本的解决方案。通过合理配置Beacon和观察者设备，可以实现资产的实时追踪、人员的管理、室内导航等多种功能，满足不同行业和场景的需求。随着物联网技术的不断发展，Beacon与观察者模式的应用前景将更加广阔，为我们的生活和工作带来更多的便利和创新。
今天的分享就到这里啦，EBYTE每一天都致力于更好的助力物联化、智能化、自动化的发展，提升资源利用率，更多BLE蓝牙模块和蓝牙技术资料，感兴趣的小伙伴可以登录我们的亿佰特官网进行了解，也可以直接拨打400电话咨询技术专员！
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