本发明涉及一种基于ios7以上手机和android4.3以上手机中beacon信标技术而改进优化的能唤醒并长期后台运行特定app的特殊技术手段，以及一系列基于该特殊的技术手段而实现的在信标广播信号接收端设备（如手机、平板电脑等）与附近信标广播信号发射端设备（如手机、平板电脑、安防门禁、pos机、atm机等）之间、信标广播信号接收端设备与信标广播信号接收端设备之间安全便捷交互的应用方法。
背景技术：
beacon信标技术是一种被ios7以上手机和android4.3以上手机所能支持和识别的特殊的低功耗蓝牙（ble）广播信号格式，其中在ios上为ibeacon格式，在android上为eddystone格式。
以ios的ibeacon技术为例，ibeacon信号中主要有四种数据，分别是uuid（通用唯一标识符）、major、minor、measuredpower。uuid由128位2进制数字组成，major和minor都是由16位2进制数字组成，这三个数据都可以由ibeacon信号发射方自行设定。measuredpower是距离ibeacon发射方1m时的参考接收信号强度（rssi：receivedsignalstrengthindicator）。ibeacon信号接收方可以根据该参考rssi与接收信号的强度来推算发送方与接收方的大致距离。
ios中允许每一个手机app在同一时刻登记最多20个ibeacon信号范围（即beaconregion，每一个信号范围可以为下列任何一种形式：仅指定uuid，而major和minor为任意值；仅指定uuid和major，而minor为任意值；指定了uuid、major和minor），此后当手机在环境中检测到符合某个app预先登记的ibeacon信号范围内的ibeacon信号时，ios将会触发对该app的一系列操作。
当ios由于ibeacon信号命中而触发特定app时，如果该app处于未运行状态，则ios会唤醒该app几秒钟时间，在这几秒钟时间内，ios会告知该app刚刚首次进入（enter）了该app在安装时预先登记的某个ibeacon信号范围并且不停给出手机与ibeacon信号发射方之间的大致距离，允许该app做相应的后台处理，几秒钟结束之后立刻强制让该app退出运行。在此之后如果手机始终处于该信号范围内，则ios不会再次唤醒该app。一直到ios识别不到该信号了（信号最后一次出现后过了若干秒才能确认识别不到该信号），则此时ios会再次唤醒该app几秒钟时间，在这几秒钟时间内，ios会告知该app已经离开（exit）了该信号范围。
当ios由于ibeacon信号命中而触发特定app时，如果该app处于运行状态，ios会告知该app刚刚首次进入（enter）了该app在安装时预先登记的某个ibeacon信号范围并且不停在整个有ibeacon信号的时段内给出手机与ibeacon信号发射方之间的大致距离。一直到ios识别不到该信号了（信号最后一次出现后过了若干秒才能确认识别不到该信号），则此时ios会告知该app已经离开（exit）了该信号范围。
正因为正常情况下，未运行状态的app仅仅在首次发现信号以及信号消失后这两个阶段能被唤醒几秒钟后台运行并测距，所以长期以来使用ibeacon技术都要求打开手机app。例如微信的“摇一摇周边”功能，正是要求用户必须要打开微信后才可以摇一摇得到周边商户信息，否则未运行状态的微信只能在用户离周边商户还有一段距离但是已经接收到ibeacon信号时或者彻底离开远离周边商户被唤醒，只有恰巧这几秒钟内用户摇一摇手机的动作才能被未运行状态的微信感知到。因此由于ios的ibeacon功能的限制，正常情况下未运行状态的app无法利用ibeacon的唤醒技术来实现便捷和自定义的交互操作，例如不打开app实现“摇一摇弹出周边商户信息”等。
由于ios中只允许app在同一时刻登记最多20个ibeacon信号范围（在手机app处于运行状态下可以变更登记的信号范围），这也导致某个app所预先登记的信号范围很容易被外界通过扫描方式就识别出来，进而任何人都可以很容易地重放、篡改这些信号。目前已知的一种解决方案是由信号发射端和信号接收端事先约定一种动态验证码的实现方式（或者通过网络等加密通讯方式沟通动态验证码），信号发射端按照动态验证码指定的规则发射信号，手机app在处于运行状态时将监听的信号范围设置为按照动态验证码指定的信号范围。
技术实现要素：
在现有beacon信标技术仅能够短时间唤醒原本手机上并未运行的app几秒钟后就会被操作系统强制退出的基础上，本发明通过改进优化的特殊技术手段能让原本并未运行的手机app被beacon信标技术唤醒后不会被操作系统强制退出，也无法被手机用户手动关闭进程，而是可以长期稳定地在手机后台运行，并长期稳定地获取到手机与信标广播信号发射端设备之间的准确距离，还能长期稳定地获取到手机的陀螺仪、加速计、gps等硬件状态信息，同时可以长期稳定地保持手机app联网状态和蓝牙配对连接，并能够根据需要使用本地推送技术或远程推送技术向手机推送带有自定义声音、图片、视频的通知消息。在此过程中通过实现动态令牌技术等安全手段，保证了该交互过程难以被重放、篡改、中间人等方式攻击。
基于这种特殊的技术手段，本发明实现了用户在手机上安装了特定的app以后，无需打开运行该app甚至无需解锁手机屏幕，就可以在特定信标广播信号发射端设备（如手机、平板电脑、安防门禁、pos机、atm机等）的周围通过摇一摇手机、将手机贴近特定设备、将手机按照指定姿势旋转等方式触发与特定设备的交互，安全便捷地完成相关交易。也可以在特定信标广播信号发射端设备的周围让多台都未运行该app的手机互相之间感知对方存在并进行交互。
与现有技术相比，本发明所述特殊的技术手段包含但不限于以下内容：
1.手机app在首次安装时预先同时登记了若干个（不多于20个）ibeacon信号范围，如信号范围a、信号范围b、信号范围c等
2.ibeacon信号发射端在启动后，先发射属于信号范围a的ibeacon信号，一段时间后停止发射该信号并立刻发射属于信号范围b的ibeacon信号，一段时间后停止发射该信号并立刻发射属于信号范围c的ibeacon信号……一段时间后停止发射该信号并立刻发射属于信号范围a的ibeacon信号……如此循环往复
3.任何时刻安装了特定app的手机一旦进入ibeacon信号发射端的范围，手机app即使并未运行也能立刻被ibeacon信号唤醒，并长期在手机后台运行无法被用户停止。手机app可以获取到手机与信标广播信号发射端设备之间的准确距离，获取到手机的陀螺仪、加速计、gps等硬件状态信息，保持手机app联网状态和蓝牙配对连接，并能向手机推送带有自定义声音、图片、视频的通知消息
4.整个过程中都可以在具体ibeacon信号内容中使用动态令牌技术防止被恶意信号重放攻击，也可以结合其它可用通讯手段加强安全。
与现有技术相比，本发明所述安全便捷交互的应用方法包含但不限于以下内容：
1.在ibeacon信号发射端（如手机、平板电脑、安防门禁、pos机、atm机等）附近，安装特定app的手机等智能设备作为ibeacon信号接收端，只需要摇一摇手机，无需打开运行app就能发起特定交易。例如安防门禁附近摇一摇手机打开安防门禁、pos机等收银机具附近摇一摇手机发起手机支付、atm机附近摇一摇手机发起取款等
2.在ibeacon信号发射端（如手机、平板电脑、安防门禁、pos机、atm机等）附近，安装特定app的手机等智能设备作为ibeacon信号接收端，只需要将手机贴近信号发射端两者间实际距离超过预先设置的距离阈值，无需打开运行app就能发起特定交易。例如安防门禁附近贴近手机打开安防门禁、pos机等收银机具附近贴近手机发起手机支付、atm机附近贴近手机发起取款等
3.在ibeacon信号发射端（如手机、平板电脑、安防门禁、pos机、atm机等）附近，安装特定app的手机等智能设备作为ibeacon信号接收端，只需要将手机按照指定姿势旋转（如手机左右翻转、手机转到朝向正南方向等），无需打开运行app就能发起特定交易。例如安防门禁附近手机左右翻转打开安防门禁、pos机等收银机具附近手机左右翻转发起手机支付、atm机附近手机左右翻转发起取款等
4.在ibeacon信号发射端（如手机、平板电脑、安防门禁、pos机、atm机等）附近，两个或者多个安装特定app的手机等智能设备作为ibeacon信号接收端，多个信号接收端之间可以通过摇一摇手机、贴近信号发射端、指定姿势旋转手机等方式，无需打开运行app就能发起特定交易。例如pos机附近多人同时摇一摇手机完成“aa制”均摊付款、信号发射端附近多人同时摇一摇手机完成“建群”或“互加好友”或共享特定文件等
5.除了上述由ibeacon信号接收端触发的特定交易，交易本身也能由ibeacon信号发射端触发完成而无需ibeacon信号接收端做任何操作。例如pos机自动唤醒并识别出附近的安装了特定app的手机用户，收银员确认信息无误后直接扣款或者将订单信息以手机通知消息的形式直接推送给该手机用户。