你将学习:
- Wi-Fi传感技术如何影响Wi-Fi生态系统的未来。
- Wi-Fi传感工作原理。
- 802.11bf Wi-Fi标准如何能使该技术得到更广泛的应用。
Wi-Fi和无线技术的应用正在迅速发展，科学家们已经开发出了理解Wi-Fi信号的新方法。这被称为Wi-Fi传感。您可能很快就会在您的安全系统、您的家庭健康监控、您的汽车和您日常使用的物联网设备中看到这种新功能。我和刘雷博士见了面，他是起源的无线，深入讨论Wi-Fi传感技术。
什么是Wi-Fi感应?
Wi-Fi传感技术利用Wi-Fi信号来感知活动和解读运动。该技术利用人工智能对Wi-Fi信号的感知能力“信道状态信息(CSI)”进行感知。一些传感功能包括基本的运动检测、运动定位、存在感检测、速度/速度测量、呼吸检测、睡眠监测和日常活动监测。
Wi-Fi传感是如何工作的?
Wi-Fi传感利用存在于住宅或建筑中的Wi-Fi信号。就像一池水波一样，当一个人或物体穿过无线设备或其他支持Wi-Fi的物联网设备的无线电波池时，Wi-Fi传感技术可以感知干扰，并利用这些信息确定干扰的大小、速度和位置。
802.11bf Wi-Fi标准提供了一套来回的信令协议来建立Wi-Fi站，如果做得好，可以用来建立Wi-Fi传感网络。结果表明，每当一个数据包通过Wi-Fi在空中发送时，Wi-Fi设备就会计算无线信道的CSI来克服环境的干扰，从而对数据包进行正确的解码。
虽然CSI主要是为数据通信而设计的，但近年来我们发现，为了克服周围物体运动和变化带来的干扰，CSI实际上捕获了大量的环境信息。所以，简而言之，我们通过“解码”隐藏在CSI中的信息来实现Wi-Fi感知。像Origin这样的公司在CSI上应用人工智能来实现大量的传感任务。
例如，当周围区域有运动时，CSI就会受到相当大的“扰动”。因此，在Wi-Fi传感中，我们通过监测随时间变化的扰动量来检测运动。CSI的显著瞬时波动表明有物体在空间上移动。
虽然基本思想是简单,在实际系统中,我们需要克服许多挑战,如如果(1)对象非常小,或(2)运动是非常缓慢,或(3)对象非常遥远,或(4)宠物运动,我想忽略,等等。所有这些都增加了Wi-Fi传感的乐趣和对完美的永无止境的追求。
这项技术目前的应用是什么?
Wi-Fi传感技术的一个应用是在家庭安全领域。Wi-Fi Sensing提供了一种高度精确、价格合理的解决方案，比竞争对手的安全技术覆盖面更广，而且假警报也少得多，彻底改变了DIY家庭安全空间。
随着对实际系统中许多挑战的深入理解，Origin开发了一系列有效的措施来遏制和克服挑战，使我们的解决方案具有非凡的性能。在我们与一些专业安全服务提供商的合作中，我们的家庭安全解决方案经过了长期的专业现场测试，并被证实是具有突破性的——在不需要专业硬件传感器和相关繁琐的专业安装的情况下，在实际应用中具有高度的准确性。
在安全摄像头被黑客入侵的报道中，Wi-Fi Sensing家用安全产品是安全和隐私的完美平衡，让用户放心，他们不会被黑客攻击和监视。
Wi-Fi传感技术在居家健康空间中应用最为突出，特别是在老年人护理中。在不使用可穿戴设备的情况下，Wi-Fi传感使护理人员能够在不侵犯其隐私或独立性的情况下监测老年亲人。
虽然65岁以上的人对可穿戴健康监测器的坚持程度较低，但这对Wi-Fi传感来说不是问题。相反，Wi-Fi传感提供了一个非常有吸引力的替代方法来检测跌倒、呼吸频率和异常行为，提醒护理人员这些活动，这可以防止严重的伤害。
Wi-Fi传感未来的潜在应用是什么?哪些行业最有可能采用这种技术?
Wi-Fi传感的潜在应用是巨大的。目前仅限于在家使用的保健应用，可能会扩大到临床环境和护理设施。我们预计用例将超越老年人护理，在更广泛的医疗保健环境中包括其他类型的患者监控。
汽车行业也可能采用Wi-Fi传感技术，当车主把孩子留在后座时，可以提醒他们，这可能是一个极其危险的问题。建筑/物业管理行业可以从集成Wi-Fi传感技术中获益，该技术可用于安全目的和节能灯/暖通空调自动化。
我们也很有可能看到Wi-Fi传感被更多的物联网和智能家居设备采用，因为它在人类在场触发的自动化领域具有广泛的应用潜力。
关于Wi-Fi传感有哪些常见的误区?
关于Wi-Fi传感最常见的一个误解是，它不能用于跌倒检测。事实上，当将先进的AI技术(比如Origin)应用到802.11bf提供的通道状态信息上时，我们可以实现很多功能，包括运动检测和速度/速度测量，这些功能结合起来可以准确地检测跌倒。
更重要的是，一旦检测到跌倒，人工智能可以检测到呼吸，并向护理人员和医疗专业人员发出紧急情况的警报。此外，我们特别高兴地报告，我们的跌倒探测精度可大大高于目前最先进的商业跌倒探测系统。
另一个常见的误区是，Wi-Fi传感并不安全，因为它存在于一个“可入侵”的无线生态系统中。隐私和保护个人信息是Wi-Fi传感领域所有公司最关注的问题，特别是在其应用扩展的情况下。该技术仍然是一种比安全摄像头和常见的遗留安全系统更安全的解决方案。这是因为，虽然黑客可以观看视频流，但CSIs对黑客来说只是垃圾。只有Origin的分析算法才能理解CSIs。
最后，在技术层面上，关于802.11bf和Wi-Fi传感的工作原理还有一些误解。802.11bf提供原始材料和Wi-Fi信号测量信息，但它自己不执行任何数学或运动解释。实际的计算和机器学习方法是由Wi-Fi传感公司使用专有技术进行的。
如何利用Wi-Fi感应改善人们的生活?
Wi-Fi传感有可能改变人们的生活。这项技术可以通过家庭安全提供保护;它可以通过检测/预测异常行为来拯救卫生部门的生命，从而减少伤害;它可以防止把孩子留在车里造成的伤害;它可以通过自动化减少家庭和建筑的能源使用，为更可持续的未来作出贡献。
你对Wi-Fi传感的未来有何看法?它对Wi-Fi生态系统有何影响?
Origin和许多Wi-Fi生态系统的领导者一样，认为Wi-Fi传感是无线技术的下一个大动向。我的团队正在与IEEE 802.11bf工作组合作，以确保下一代Wi-Fi标准包括Wi-Fi传感条款，这意味着所有配备Wi-Fi的设备都将开发内置Wi-Fi传感技术和功能，以迅速打开应用机会。
在不久的将来，Wi-Fi传感将影响更大的Wi-Fi生态系统的变化，并影响我们与连接设备的交互方式。随着Wi-Fi使用的全新维度，我们预计Wi-Fi生态系统将比今天更加繁荣和扩展。
我期待着看到强大的Wi-Fi传感给世界各地人们的生活带来巨大的改变。
Ray Liu博士是无线传感和通信信号处理领域的全球领导者，同时也是一位开拓者和企业家。他是马里兰大学帕克分校(University of Maryland, College Park)的杰出大学教授，在那里他是杰出学者、教师和Christine Kim信息技术杰出教授。作为无线传感和室内跟踪领域的无线人工智能先驱Origin Wireless的创始人和总裁(已申请或授权的专利超过100项)，他带领团队赢得了著名的2017 CEATEC大奖赛和2020年CES创新奖。
刘博士是两项IEEE技术领域奖的获得者:IEEE信号处理傅里叶奖和IEEE Leon K. Kirchmayer研究生教学奖、IEEE信号处理学会技术成就奖、IEEE信号处理学会2014年“有影响力的技术贡献和深刻的领导影响”社会奖，以及十多个最佳论文/发明奖。他是IEEE、AAAS和美国国家发明家学会的成员，被认为是科学网的高度引用研究员。他曾担任IEEE技术活动副总裁，IEEE信号处理协会主席，IEEE信号处理杂志主编。
