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python如何接收beacon广播信号

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python如何接收beacon广播信号

Python可以通过使用蓝牙库（如BluePy、pybluez、Bleak）来接收Beacon广播信号、解析广播数据、实时监控信号强度。 在本文中，我们将详细描述如何使用Python接收Beacon广播信号，介绍相关库的安装和配置，展示接收和解析信号的代码示例，并讨论如何处理和分析接收到的数据。

一、安装和配置Python环境

在开始编写代码之前，我们首先需要安装必要的Python库。常用的蓝牙库包括BluePy、pybluez和Bleak。

1、安装BluePy

BluePy是一个非常流行的Python蓝牙库，它适用于Linux系统，特别是Raspberry Pi。要安装BluePy，可以使用以下命令：

pip install bluepy

2、安装pybluez

Pybluez是一个跨平台的蓝牙库，适用于Windows和Linux。要安装pybluez，可以使用以下命令：

pip install pybluez

3、安装Bleak

Bleak是一个轻量级的蓝牙库，支持Windows、macOS和Linux。要安装Bleak，可以使用以下命令：

pip install bleak

二、使用BluePy接收Beacon广播信号

1、初始化BluePy

在使用BluePy之前，我们需要先初始化蓝牙适配器。以下是一个示例代码，展示如何初始化蓝牙适配器并扫描附近的蓝牙设备：

from bluepy.btle import Scanner, DefaultDelegate


class ScanDelegate(DefaultDelegate):


    def __init__(self):


        DefaultDelegate.__init__(self)


    def handleDiscovery(self, dev, isNewDev, isNewData):


        if isNewDev:


            print("Discovered device", dev.addr)


        elif isNewData:


            print("Received new data from", dev.addr)


scanner = Scanner().withDelegate(ScanDelegate())


devices = scanner.scan(10.0)


for dev in devices:


    print("Device %s (%s), RSSI=%d dB" % (dev.addr, dev.addrType, dev.rssi))


    for (adtype, desc, value) in dev.getScanData():


        print("  %s = %s" % (desc, value))

2、解析Beacon广播数据

Beacon设备通常会发送特定格式的广播数据。以下是一个示例代码，展示如何解析iBeacon格式的广播数据：

from bluepy.btle import Scanner, DefaultDelegate


class ScanDelegate(DefaultDelegate):


    def __init__(self):


        DefaultDelegate.__init__(self)


    def handleDiscovery(self, dev, isNewDev, isNewData):


        if isNewDev or isNewData:


            for (adtype, desc, value) in dev.getScanData():


                if desc == 'Manufacturer':


                    if value.startswith('4c000215'):  # iBeacon prefix


                        uuid = value[8:40]


                        major = int(value[40:44], 16)


                        minor = int(value[44:48], 16)


                        tx_power = int(value[48:50], 16) - 256


                        print(f"iBeacon: UUID={uuid}, Major={major}, Minor={minor}, TX Power={tx_power}")


scanner = Scanner().withDelegate(ScanDelegate())


scanner.scan(10.0)

三、使用pybluez接收Beacon广播信号

1、初始化pybluez

Pybluez支持Windows和Linux，以下是一个示例代码，展示如何使用pybluez扫描附近的蓝牙设备：

import bluetooth


nearby_devices = bluetooth.discover_devices(duration=8, lookup_names=True, flush_cache=True, lookup_class=False)


for addr, name in nearby_devices:


    print(f"Device: {name}, Address: {addr}")

2、接收和解析Beacon广播数据

Pybluez同样可以用于接收和解析Beacon广播数据。以下是一个示例代码，展示如何接收和解析iBeacon格式的广播数据：

import bluetooth._bluetooth as bluez


import struct


def read_inquiry_mode(sock):


    # Read the current mode


    mode = struct.unpack("b", sock.getsockopt(bluez.SOL_HCI, bluez.HCI_FILTER, 1))[0]


    return mode


def write_inquiry_mode(sock, mode):


    # Write the new mode


    sock.setsockopt(bluez.SOL_HCI, bluez.HCI_FILTER, struct.pack("b", mode))


dev_id = 0


sock = bluez.hci_open_dev(dev_id)


mode = read_inquiry_mode(sock)


print(f"Current inquiry mode: {mode}")


write_inquiry_mode(sock, 1)


mode = read_inquiry_mode(sock)


print(f"New inquiry mode: {mode}")

四、使用Bleak接收Beacon广播信号

1、初始化Bleak

Bleak支持Windows、macOS和Linux，以下是一个示例代码，展示如何使用Bleak扫描附近的蓝牙设备：

import asyncio


from bleak import BleakScanner


async def scan():


    devices = await BleakScanner.discover()


    for device in devices:


        print(device)


loop = asyncio.get_event_loop()


loop.run_until_complete(scan())

2、接收和解析Beacon广播数据

Bleak同样可以用于接收和解析Beacon广播数据。以下是一个示例代码，展示如何接收和解析iBeacon格式的广播数据：

import asyncio


from bleak import BleakScanner


def detection_callback(device, advertisement_data):


    if 'ManufacturerData' in advertisement_data:


        manufacturer_data = advertisement_data['ManufacturerData']


        if 76 in manufacturer_data:  # Apple iBeacon


            data = manufacturer_data[76]


            uuid = data[2:18]


            major = int.from_bytes(data[18:20], byteorder='big')


            minor = int.from_bytes(data[20:22], byteorder='big')


            tx_power = int.from_bytes(data[22:23], byteorder='big') - 256


            print(f"iBeacon detected: UUID={uuid.hex()}, Major={major}, Minor={minor}, TX Power={tx_power}")


async def scan():


    scanner = BleakScanner()


    scanner.register_detection_callback(detection_callback)


    await scanner.start()


    await asyncio.sleep(10.0)


    await scanner.stop()


loop = asyncio.get_event_loop()


loop.run_until_complete(scan())

五、处理和分析接收到的数据

1、信号强度分析

蓝牙信号强度（RSSI）可以用于估算设备之间的距离。以下是一个示例代码，展示如何基于RSSI值估算距离：

def calculate_distance(rssi, tx_power):


    if rssi == 0:


        return -1.0  # if we cannot determine accuracy, return -1.


    ratio = rssi*1.0 / tx_power


    if ratio < 1.0:


        return ratio10


    else:


        accuracy = (0.89976)*(ratio7.7095) + 0.111


        return accuracy


示例RSSI和TX Power值


rssi = -59


tx_power = -65


distance = calculate_distance(rssi, tx_power)


print(f"Estimated distance: {distance} meters")

2、数据存储和可视化

接收到的Beacon数据可以存储在数据库中，并通过数据可视化工具进行分析。以下是一个示例代码，展示如何将数据存储在SQLite数据库中：

import sqlite3


连接到SQLite数据库（如果数据库不存在，则会创建一个）


conn = sqlite3.connect('beacon_data.db')


cursor = conn.cursor()


创建表格


cursor.execute('''


CREATE TABLE IF NOT EXISTS beacons (


    id INTEGER PRIMARY KEY,


    uuid TEXT,


    major INTEGER,


    minor INTEGER,


    tx_power INTEGER,


    rssi INTEGER,


    timestamp DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP


)


''')


插入数据


def insert_beacon_data(uuid, major, minor, tx_power, rssi):


    cursor.execute('''


    INSERT INTO beacons (uuid, major, minor, tx_power, rssi)


    VALUES (?, ?, ?, ?, ?)


    ''', (uuid, major, minor, tx_power, rssi))


    conn.commit()


示例数据


uuid = '12345678-1234-1234-1234-123456789abc'


major = 1


minor = 1


tx_power = -65


rssi = -59


insert_beacon_data(uuid, major, minor, tx_power, rssi)


查询数据


cursor.execute('SELECT * FROM beacons')


rows = cursor.fetchall()


for row in rows:


    print(row)


关闭连接


conn.close()

此外，可以使用数据可视化工具（如Matplotlib、Seaborn）对数据进行可视化分析。例如：

import matplotlib.pyplot as plt


示例数据


rssi_values = [-59, -60, -61, -58, -57, -62, -63, -59, -60, -61]


timestamps = range(len(rssi_values))


绘制RSSI值随时间变化的折线图


plt.plot(timestamps, rssi_values, marker='o')


plt.xlabel('Time')


plt.ylabel('RSSI')


plt.title('RSSI values over time')


plt.show()

六、常见问题和解决方案

1、蓝牙设备无法识别

如果Python无法识别蓝牙设备，请确保蓝牙适配器已正确连接并启用。可以通过系统设置检查蓝牙适配器的状态。

2、信号干扰

蓝牙信号容易受到其他无线设备的干扰。如果接收到的信号不稳定，可以尝试在不同的环境中测试，或者使用屏蔽材料减少干扰。

3、数据丢失

如果在接收Beacon广播信号时出现数据丢失，可能是由于扫描间隔设置不合理。可以尝试调整扫描间隔，或者使用多个蓝牙适配器同时扫描。

七、总结

通过本文的介绍，我们详细讨论了如何使用Python接收Beacon广播信号，介绍了常用的蓝牙库（如BluePy、pybluez、Bleak）的安装和配置，展示了接收和解析信号的代码示例，并讨论了如何处理和分析接收到的数据。希望这些内容能够帮助您更好地理解和应用Python接收Beacon广播信号的技术。如果在使用过程中遇到问题，可以参考本文的常见问题和解决方案部分，或者查阅相关文档和社区资源。

相关问答FAQs：

1. 如何使用Python接收beacon广播信号？
Python提供了多种库和工具来接收和处理beacon广播信号。其中最常用的是bluepy和pybluez库。您可以使用这些库来扫描和解析beacon广播数据，并提取有用的信息。

2. Python中如何解析beacon广播信号的数据？
要解析beacon广播信号的数据，您可以使用Python中的bluepy库。这个库提供了一些方便的函数和方法来处理蓝牙设备的扫描和数据解析。您可以使用这些函数来解析beacon广播包中的UUID、Major、Minor等信息。

3. 如何在Python中过滤和筛选beacon广播信号？
要在Python中过滤和筛选beacon广播信号，您可以使用bluepy库中的过滤器功能。通过设置适当的过滤器，您可以仅接收特定UUID、Major或Minor的beacon广播信号。这样可以帮助您只处理您感兴趣的beacon设备的数据，提高效率。

文章包含AI辅助创作，作者：Edit1，如若转载，请注明出处：https://docs.pingcode.com/baike/1266357

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