超宽带通信是一种无线电技术,专注于设备之间的精确测距(定位精度可达 10 厘米)。这种无线电技术可以使用低能量密度进行短距离测量,并在无线电频谱的很大一部分上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/发起者与受控器/响应者
UWB 通信在两个设备之间进行,其中一个是控制器 (Controller),另一个是受控器 (Controlee)。控制器决定两个设备将共享的复杂信道 (UwbComplexChannel
),并作为发起者 (initiator),而受控器则作为响应者 (responder)。
一个控制器可以处理多个受控器,但一个受控器只能订阅一个控制器。控制器/发起者和受控器/响应者配置均受支持。
测距参数
控制器和受控器需要相互识别,并通信测距参数以开始测距。此交换过程由应用自行选择安全的带外 (OOB) 机制来实现,例如低功耗蓝牙 (BLE)。
的测距参数包括本地地址、复杂信道和会话密钥等。请注意,这些参数在测距会话结束后可能会轮换或以其他方式更改,需要重新通信才能重新开始测距。
后台测距
如果设备支持,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收到测距报告;应用移至前台时才会收到测距报告。
STS 配置
应用或服务为每个会话使用扰码时间戳序列 (STS) 提供会话密钥。已提供 STS 比静态 STS 配置更安全。Android 14 或更高版本的所有启用 UWB 的设备都支持已提供 STS。
威胁类别 | 静态 STS | 已提供 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 |
对于已提供 STS
在支持已提供 STS 的
RangingParameters
中使用uwbConfigType
。在
sessionKeyInfo
字段中提供 16 字节密钥。
对于静态 STS
在支持静态 STS 的
RangingParameters
中使用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 设备运行的是 Android 12 或更高版本,并且使用
PackageManager#hasSystemFeature("android.hardware.uwb")
支持 UWB。 - 如果对物联网设备进行测距,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。 - 如果用户想停止会话,请取消会话范围。
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 UWB 测距会话的应用必须是前台应用或服务。
- 当应用移至后台(会话正在进行中)时,应用可能不再接收测距报告。但是,UWB 会话将继续在较低层维护。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 在 Github 上的示例应用。此示例应用涵盖在 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。该示例还涵盖设备控制和媒体共享用例。
UWB 测距
此代码示例针对受控器启动和终止 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
Rxjava3 支持现已推出,有助于实现与 Java 客户端的互操作性。此库提供了一种将测距结果作为 Observable 或 Flowable 流获取的方式,并将 UwbClientSessionScope 作为 Single 对象检索的方式。
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。
支持 UWB 的移动设备
截至 2025 年 1 月,以下设备支持 Android UWB Jetpack 库
供应商 | 设备型号 |
---|---|
Pixel Pro(6 Pro 及更新型号)、Fold、平板电脑 | |
Motorola | Edge 50 Ultra |
Samsung | Galaxy Note 20、Galaxy Plus 和 Ultra(S21 及更新型号)、Galaxy Z Fold(Fold2 及更新型号) |
注意:除以下设备外,所有设备均支持后台 UWB 测距
- Pixel 6 Pro、Pixel 7 Pro 和 Pixel Fold。
- 运行 Android 13 或更低版本的 Samsung 手机。
- 运行 Android 14 或更低版本的 Samsung 中国手机。
第三方 SDK
截至 2023 年 4 月,以下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 字段的字节顺序颠倒
在 Android 13 及更低版本中,Android UWB 堆栈错误地颠倒了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
字节顺序颠倒发生是因为 Android 堆栈将这些字段视为值而非数组。我们正在与 FiRa 合作更新 UCI 规范(CR-1112),以明确指出这些字段应视为数组。
此问题将在 2320XXXX
版本中的 GMS Core 更新中修复。为了从那时起符合 Android 设备的要求,物联网供应商需要修改您的实现,以避免颠倒这些字段的字节顺序。