iBeacons: Making 在场 detection work better (part I)

    本文由 Home Assistant 贡献者 Greg Dowling 撰写。

    2013 年，Apple 推出了 iBeacon：这是一类低功耗蓝牙（LE）设备，会向附近的设备（包括大多数智能手机）广播自己的标识符。乍看之下，你可能很难想象它有什么用。在这篇分为两部分的博客里，我会尽量解释它为什么有用，以及你如何在 Home Assistant 中使用它。

    我开始使用 iBeacon 的原因，是为了提升 presence detection（我想大多数人也是这个原因），所以这会是 part 1 的重点。在 part 2 里，我会讲如何用 iBeacon 跟踪那些无法自行上报位置的设备。

    使用 beacon 改善 OwnTracks 位置数据

    当你在 OwnTracks 中使用标准的 major move 模式时（这个模式更省手机电量），它有时不会在你希望的时候更新。以我自己为例：我经常在回家路上收到一次位置更新，但到家后反而不更新。结果就是 Home Assistant 以为我还在离家 500 米的地方，需要过很久才意识到我已经回家了。这也让“我回家时自动开灯”的自动化效果很差！甚至有几次，我手机在凌晨 2 点更新位置，直接把灯打开了。好在我太太非常有耐心。

    好在 OwnTracks 支持 iBeacon，所以我可以用它来让 presence detection 更可靠。只要 OwnTracks 看到它识别的 beacon，就会发送一次更新。这意味着：如果你把一个 beacon 放在前门，你回家后几秒内 OwnTracks 就能看到它，并发送“已检测到该 iBeacon”的更新。

    开始之前

    要做到这一点，你首先需要在 Home Assistant 里配置好 MQTT 和 OwnTracks，并确认 HA 已经可以跟踪你的手机。

    接下来你需要做两件事：

    • A) 告诉 Home Assistant beacon 在哪里
    • B) 告诉 OwnTracks 识别这个 beacon

    A. 告诉 Home Assistant beacon 在哪里

    你可以通过创建一个包含 beacon 经纬度的区域，来告诉 Home Assistant 这个固定位置在哪里。你还需要给该区域命名，这个名字稍后在 OwnTracks 里也会用到。下面这个示例区域表示我家车道的位置。

    configuration.yaml 示例条目

    
zone:
    - name: 'Drive'
      latitude: XXX
      longitude: YYY
      radius: 100

    radius 不会被 beacon 逻辑使用，但会被 GPS 定位逻辑使用。稍后我会再讲这一点。现在你可以先填 50 或 100。

    创建好 zone 后，你需要重启 HA。下一步是：

    B. 告诉 OwnTracks 跟踪你的 beacon

    1. 打开手机上的 OwnTracks 应用
    2. 点按屏幕底部的 Regions 菜单
    3. 点按右上角的 + 按钮
    4. 给 beacon 起个名字，例如 -drive（名称以 - 开头，原因见下文）
    5. 将 Share 设置为 On
    6. 跳过 Circular Region 部分
    7. 输入你的 beacon 的 UUID。这个值可能印在 beacon 本体上，也可以从 iBeacon 配套管理 app 里复制。它通常很长，能复制就尽量复制。
    8. 输入 iBeacon 的 Minor 和 Major 数值，或者都保留为 0（这样会匹配该 UUID 下的所有 beacon）

    添加 iBeacon 后，你应该能在 OwnTracks 的 region 页面看到它。如果手机能接收到该 beacon 的广播包，OwnTracks 会把对应 Region 标成红色。

    当 OwnTracks 看到 beacon（并把 region 变红）时，它也会向 HA 发送一条 MQTT 消息，表示你已经进入该区域。

    按上面的配置，当你的手机看到 beacon 时，device.phone 的位置会被设置为 Drive（GPS 位置设置为 XXX,YYY）。

    按这些步骤做完后，你就能提高手机跟踪的可靠性，并及时把更新发给 HA。我在自己家这样配置后，步行回家时灯会在我走到门口前亮起；开车回家时，通常到家几秒内就会亮灯，快到我还没走到前门。

    我也很高兴地说，现在不会再在凌晨 2 点收到一次“到家”事件把灯误打开了。希望我已经说服你：iBeacon 值得一试！

    混合使用 beacon 与 GPS 定位

    你很可能会用 beacon 来提升“进入现有 GPS 区域”的可靠性。默认情况下，beacon 或 GPS 位置都可以触发你进入某个 zone。HA 也有一套逻辑来让两者协同工作（当你在 iBeacon Zone 内时，会忽略 GPS 更新）。

    不过，beacon 还可以用于 GPS 效果不佳的场景。

    比如两个区域挨得太近，甚至上下重叠。 举个例子：我太太在隔壁上班。因为 GPS 精度不够，我没法准确判断她是在家还是在办公室。但用两个 beacon 就可以做到。

    要实现这种 presence detection，你需要把 Home Assistant 中某个 zone 设为 passive，也就是关闭这个 zone 的 GPS 进入判断。这很重要，否则 HA 会在数据不足的情况下尝试在两个很近的 zone 之间做判断，效果通常不好。

    被动 zone 只能通过 iBeacon 进入，因此 GPS 更新总会落到另一个 zone。

    我的做法是把 Home zone 设为普通区域，把 Office zone 设为 passive。这样 Home zone 仍可像平常一样通过 GPS 或 beacon 进入。

    configuration.yaml 示例条目

    
zone:
    - name: 'Office'
      latitude: XXX
      longitude: YYY
      radius: 3
      passive: true

    你也可以用这个技巧尝试判断一个人在哪个房间。即便客厅和卧室是上下楼关系，也可能区分出来（当然，beacon 信号会穿过墙壁和楼板）。

    要达到理想效果，你大概率需要调试 beacon 的发射功率，让信号覆盖范围更贴合你要跟踪的位置。如果你成功做到了，欢迎告诉我（我家是开放式格局，所以这个方法对我不太适用）。

    结论

    Presence tracking 听起来很简单，但它是家庭自动化里非常关键、也非常容易踩坑的一环。真正做起来你会发现，要把 presence detection 做准并不容易。对我来说，iBeacon 显著提升了位置判断的可靠性和及时性，也希望这篇文章能鼓励你试试看。

    提示

    关于 OwnTracks 和 beacon 的配置，你可以在 here 了解更多。

    关于在 Home Assistant 中使用 beacon 的配置说明，见 here。

    连接与断连

    在 OwnTracks 里，region 名称如果以 - 开头，会被当作一个提示：不要因为丢失单个数据包就断开连接。这有助于保持与 beacon 的持续连接。

    不过，即使启用了这个特性，我也发现仍然可能断连（而且不同 beacon 厂商和型号差异明显，我会在 part 2 展开说）。所以在 HA 里最好预先考虑到“误触发进入/离开事件”的可能性。你可以通过提高 beacon 的广播频率、增强发射功率来改善这个问题（但两者都会更快耗电）。这些参数通常可以在 iBeacon 厂商提供的 app 中调整。你也可以选择一些高功率 beacon（对我来说效果不错）。

    在自动化里，你可以使用 for: 来避免短暂断连时触发，也可以用带延时的脚本。part 2 里我会给出示例。

    在同一个 Zone 中使用多个 beacon

    iBeacon 包含一个 UUID（同一厂商的 beacon 往往相同），以及 minor 和 major 编号。如果你把两个 beacon 设置成完全相同的参数，OwnTracks 会认为它们位于同一位置。

    这意味着你可以在家里布置多个 beacon；只要连上其中任意一个，OwnTracks 和 HA 都会把它判定为 home。这样能减少断连影响。

    你也可以用同一个 UUID，但让 major / minor 不同；再把 OwnTracks 中该 region 的 major / minor 设为 0，这样也能达到相同效果。

    也别忘了看 part II，我会在那里介绍如何用 iBeacon 跟踪任意物品。