Реализация UWB-ключей для открытия дверей/авто через мобильное приложение

Реализация UWB-ключей для открытия дверей/авто через мобильное приложение

UWB (Ultra-Wideband) — не Bluetooth с точным позиционированием. Это IEEE 802.15.4z, импульсная радиосвязь с точностью измерения дистанции ±10 см и угла ±5°. iPhone 11+ и современные Android-флагманы с чипом Qorvo DWM3000 или NXP SR150 умеют определять точное положение UWB-устройства в пространстве. На этом строятся Hands-Free ключи: телефон в кармане → дверь открывается при приближении на 0.5–1.5 м. Без нажатия. Без NFC-приложения.

Как работает UWB Ranging

UWB использует Two-Way Ranging (TWR): устройство отправляет импульс, акцессуар отвечает, по времени пролёта (Time-of-Flight) вычисляется дистанция с сантиметровой точностью. В отличие от RSSI у Bluetooth — никаких помех от многолучевого распространения, стен, тела человека.

Архитектура Hands-Free unlock:

1. Смартфон начинает BLE-advertise при разблокировке
2. UWB-модуль в замке обнаруживает телефон по BLE
3. Инициируется UWB-сессия для точного измерения дистанции
4. При дистанции < 1.5 м + угол в секторе "перед дверью" → замок открывается
5. При удалении > 5 м → замок закрывается

iOS: NearbyInteraction framework

Apple открыла UWB-доступ через NearbyInteraction (iOS 14+). Работает только на iPhone 11+ с чипом U1. Акцессуар должен поддерживать MFi UWB протокол.

import NearbyInteraction

class UWBKeyManager: NSObject, NISessionDelegate {
    private var session: NISession?

    func startRanging(accessoryToken: Data) {
        session = NISession()
        session?.delegate = self
        session?.delegateQueue = DispatchQueue.main

        guard let config = NINearbyAccessoryConfiguration(accessoryData: accessoryToken, bluetoothPeerIdentifier: peerBLEId) else {
            return
        }
        session?.run(config)
    }

    func session(_ session: NISession, didUpdate nearbyObjects: [NINearbyObject]) {
        guard let object = nearbyObjects.first else { return }

        if let distance = object.distance {
            // distance в метрах, точность ±10 см
            if distance < 1.5 {
                triggerUnlock()
            }
        }

        if let direction = object.direction {
            // SIMD3<Float> — вектор направления на объект
            let isInFront = direction.z < 0 // объект перед телефоном
        }
    }

    func session(_ session: NISession, didInvalidateWith error: Error) {
        // NIErrorCode.invalidConfiguration — неверный токен акцессуара
        // NIErrorCode.userDidNotAllow — пользователь отказал в Nearby Interaction
        restartWithDelay()
    }
}

accessoryToken — криптографически подписанный токен, который акцессуар передаёт по BLE при первом обнаружении. Apple не раскрывает формат токена публично — он часть MFi UWB Accessory Protocol. Без лицензии MFi на стороне производителя замка эта схема недоступна.

Entitlement для NearbyInteraction с акцессуарами: com.apple.developer.nearby-interaction.allow — стандартный, доступен без MFi. Но NINearbyAccessoryConfiguration требует токен от сертифицированного MFi UWB-акцессуара.

Android: UWB API (Android 12+)

Google открыл UWB через androidx.core.uwb:uwb (Jetpack). Требует устройство с UWB-чипом: Pixel 6 Pro+, Samsung Galaxy S21 Ultra+, некоторые модели OnePlus и Xiaomi.

implementation("androidx.core.uwb:uwb:1.0.0-alpha08")

class UWBDigitalKeyManager(context: Context) {
    private val uwbManager = UwbManager.createInstance(context)

    suspend fun startRanging(partnerAddress: UwbAddress) {
        val controllerSession = uwbManager.controllerSessionScope()

        val sessionParameters = UwbRangingParameters(
            uwbConfigType = UwbRangingParameters.CONFIG_MULTICAST_DS_TWR,
            complexChannel = controllerSession.uwbComplexChannel,
            peerDevices = listOf(UwbDevice.createForAddress(partnerAddress)),
            updateRateType = UwbRangingParameters.RANGING_UPDATE_RATE_FREQUENT,
            sessionKeyInfo = generateSessionKey()
        )

        controllerSession.prepareSession(sessionParameters)
            .collect { rangingResult ->
                when (rangingResult) {
                    is RangingResult.RangingResultPosition -> {
                        val distance = rangingResult.position.distance?.value ?: return@collect
                        if (distance < 1.5f) triggerUnlock()
                    }
                    is RangingResult.RangingResultPeerDisconnected -> {
                        restartSession()
                    }
                }
            }
    }
}

CONFIG_MULTICAST_DS_TWR — двусторонний ranging с поддержкой нескольких пиров. Для одного замка достаточно CONFIG_UNICAST_DS_TWR.

Безопасность: защита от relay attack

Главная уязвимость ключей на основе радио — relay attack: злоумышленник ретранслирует BLE/UWB-сигнал, имитируя близость телефона к замку, когда реальный телефон далеко. UWB делает relay-атаку физически невозможной: скорость света ограничивает, и дополнительная задержка ретрансляции (>1 мкс) детектируется TWR как аномалия.

Дополнительно: токены ключей должны быть ephemeral (короткоживущие, обновляться по BLE перед каждым ranging), подписаны ECDSA-256 закрытым ключом, хранящимся в Secure Enclave (iOS) или Android Keystore.

Замковое оборудование

Без поддержки UWB на стороне замка всё вышесказанное не работает. Партнёры с готовыми UWB-модулями для интеграции:

• Allegion (Schlage) — UWB-замки для коммерческой недвижимости
• dormakaba — CCC Digital Key 3.0 совместимые замки
• NXP SR150 eval kit — для разработки собственного оборудования

Сроки

Мобильное приложение с UWB-ranging и Hands-Free логикой (при наличии готового UWB-акцессуара): 2–4 недели. Разработка с нуля включая прошивку замка и UWB-модуль на NXP SR150: 2–4 месяца. Стоимость зависит от целевой платформы и наличия партнёрских соглашений с производителями оборудования.