超宽带通信是一种无线电技术,专注于设备之间的高精度测距(将位置测量到 10 厘米的精度)。这种无线电技术可以使用低能量密度进行短距离测量,并在无线电频谱的大部分区域执行高带宽信号传输。UWB 的带宽大于 500 MHz(或超过 20% 的分数带宽)。
控制器/发起者与被控器/响应者
UWB 通信发生在两个设备之间,其中一个设备是控制器,另一个设备是被控器。控制器确定两个设备将共享的复杂信道 (UwbComplexChannel
) 并且是发起者,而被控器是响应者。
一个控制器可以处理多个被控器,但是一个被控器只能订阅一个控制器。控制器/发起者和被控器/响应者配置均受支持。
测距参数
控制器和被控器需要相互识别并交换测距参数才能开始测距。这种交换留给应用使用他们选择的安全的带外 (OOB) 机制来实现,例如 蓝牙低功耗 (BLE)。
测距参数包括本地地址、复杂信道和会话密钥等。请注意,这些参数可能在测距会话结束后发生轮换或更改,需要重新进行通信才能重新开始测距。
后台测距
如果设备支持,则在后台运行的应用可以启动 UWB 测距会话。要检查您的设备功能,请参阅 RangingCapabilities
。
应用在后台运行时不会接收测距报告;应用在切换到前台时才会接收测距报告。
STS 配置
应用或服务使用加密时间戳序列 (STS) 为每个会话提供一个会话密钥。提供的 STS 比静态 STS 配置更安全。所有运行 Android 14 或更高版本的启用 UWB 的设备均支持提供的 STS。
威胁类别 | 静态 STS | 提供的 STS |
---|---|---|
空中:被动观察者 | 已缓解 | 已缓解 |
空中:信号放大 | 已缓解 | 已缓解 |
空中:重放/中继攻击 | 易受攻击 | 已缓解 |
对于提供的 STS
在
RangingParameters
中使用支持提供 STS 的uwbConfigType
。在
sessionKeyInfo
字段中提供 16 字节密钥。
对于静态 STS
在
RangingParameters
中使用支持静态 STS 的uwbConfigType
。在
sessionKeyInfo
字段中提供 8 字节密钥。
步骤
要使用 UWB API,请按照以下步骤操作
- 确保 Android 设备运行 Android 12 或更高版本,并使用
PackageManager#hasSystemFeature("android.hardware.uwb")
支持 UWB。 - 如果针对 IoT 设备进行测距,请确保它们符合 FiRa MAC 1.3 标准。
- 使用您选择的 OOB 机制(例如
BluetoothLeScanner
)发现支持 UWB 的对等设备。 - 使用您选择的安全 OOB 机制(例如
BluetoothGatt
)交换测距参数。 - 如果用户想要停止会话,请取消会话的作用域。
使用限制
以下限制适用于 UWB API 的使用
- 除非如前所述支持后台测距,否则发起新的 UWB 测距会话的应用必须是前台应用或服务。
- 当应用转到后台(会话正在进行时),应用可能不再接收测距报告。但是,UWB 会话将在较低层继续保持。当应用返回前台时,测距报告将恢复。
代码示例
示例应用
有关如何使用 UWB Jetpack 库 的端到端示例,请查看我们 GitHub 上的示例应用程序。此示例应用涵盖了在 Android 设备上验证 UWB 兼容性、使用 OOB 机制启用发现过程以及在两个支持 UWB 的设备之间设置 UWB 测距。该示例还涵盖了设备控制和媒体共享用例。
UWB 测距
此代码示例为受控设备启动和终止 UWB 测距
// The coroutineScope responsible for handling uwb ranging.
// This will be initialized when startRanging is called.
var job: Job?
// A code snippet that initiates uwb ranging for a Controlee.
suspend fun startRanging() {
// Get the ranging parameter of a partnering Controller using an OOB mechanism of choice.
val partnerAddress : Pair<UwbAddress, UwbComplexChannel> = listenForPartnersAddress()
// Create the ranging parameters.
val partnerParameters = RangingParameters(
uwbConfigType = UwbRangingParameters.UWB_CONFIG_ID_1,
// SessionKeyInfo is used to encrypt the ranging session.
sessionKeyInfo = null,
complexChannel = partnerAddress.second,
peerDevices = listOf(UwbDevice.createForAddress(partnerAddress.first)),
updateRateType = UwbRangingParameters.RANGING_UPDATE_RATE_AUTOMATIC
)
// Initiate a session that will be valid for a single ranging session.
val clientSession = uwbManager.clientSessionScope()
// Share the localAddress of the current session to the partner device.
broadcastMyParameters(clientSession.localAddress)
val sessionFlow = clientSession.prepareSession(partnerParameters)
// Start a coroutine scope that initiates ranging.
CoroutineScope(Dispatchers.Main.immediate).launch {
sessionFlow.collect {
when(it) {
is RangingResultPosition -> doSomethingWithPosition(it.position)
is RangingResultPeerDisconnected -> peerDisconnected(it)
}
}
}
}
// A code snippet that cancels uwb ranging.
fun cancelRanging() {
// Canceling the CoroutineScope will stop the ranging.
job?.let {
it.cancel()
}
}
RxJava3 支持
现在可以使用 Rxjava3 支持来帮助实现与 Java 客户端的互操作性。此库提供了一种方法,可以将测距结果作为 Observable 或 Flowable 流获取,并将 UwbClientSessionScope 作为 Single 对象检索。
private final UwbManager uwbManager;
// Retrieve uwbManager.clientSessionScope as a Single object
Single<UwbClientSessionScope> clientSessionScopeSingle =
UwbManagerRx.clientSessionScopeSingle(uwbManager);
UwbClientSessionScope uwbClientSessionScope = clientSessionScopeSingle.blockingGet();
// Retrieve uwbClientSessionScope.prepareSession Flow as an Observable object
Observable<RangingResult> rangingResultObservable =
UwbClientSessionScopeRx.rangingResultsObservable(clientSessionScope,
rangingParameters);
// Consume ranging results from Observable
rangingResultObservable.subscribe(
rangingResult -> doSomethingWithRangingResult(result), // onNext
(error) -> doSomethingWithError(error), // onError
() -> doSomethingOnResultEventsCompleted(), //onCompleted
);
// Unsubscribe
rangingResultObservable.unsubscribe();
// Retrieve uwbClientSessionScope.prepareSession Flow as a Flowable object
Flowable<RangingResult> rangingResultFlowable =
UwbClientSessionScopeRx.rangingResultsFlowable(clientSessionScope,
rangingParameters);
// Consume ranging results from Flowable using Disposable
Disposable disposable = rangingResultFlowable
.delay(1, TimeUnit.SECONDS)
.subscribeWith(new DisposableSubscriber<RangingResult> () {
@Override public void onStart() {
request(1);
}
@Override public void onNext(RangingResult rangingResult) {
doSomethingWithRangingResult(rangingResult);
request(1);
}
@Override public void onError(Throwable t) {
t.printStackTrace();
}
@Override public void onComplete() {
doSomethingOnEventsCompleted();
}
});
// Stop subscription
disposable.dispose();
生态系统支持
以下是受支持的合作伙伴设备和第三方 SDK。
启用 UWB 的移动设备
截至 2024 年 3 月,这些设备支持 Android UWB Jetpack 库
供应商 | 设备型号 |
---|---|
谷歌 | Pixel 6 Pro、7 Pro、8 Pro、Fold、平板电脑 |
三星 | Galaxy Note 20、S21+、S22+、S23+、S24+ Z Fold 2、3、4、5 |
第三方 SDK
截至 2023 年 4 月,这些合作伙伴解决方案与 当前 Jetpack 库 兼容。
- Estimote UWB 开发套件。
- Mobile Knowledge MK UWB 套件移动版 2.0。
已知问题:MAC 地址和静态 STS 供应商 ID 字段的字节顺序反转
在 Android 13 及更低版本上,Android UWB 堆栈会错误地反转以下字段的字节顺序
- 设备 MAC 地址
- 目标 MAC 地址
- 静态 STS 供应商 ID
字节顺序反转发生是因为 Android 堆栈将这些字段视为值,而不是数组。我们正在与 FiRa 合作更新 UCI 规范(CR-1112),以明确说明应将这些字段视为数组。
此问题将在 2320XXXX
版本中的 GMS Core 更新中修复。为了与从那时起开始的 Android 设备兼容,物联网供应商需要修改您的实现以避免反转这些字段的字节顺序。