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中国科学家丨WiFi化身成养老装备,背后的非接触感知技术究竟是什么?
2021-11-19 [84557]
本文摘要:WiFi、4G/5G可通信、可定位,甚至需要感官你的不道德?张大庆教授告诉他亿欧科创:“因为WiFi信号本身不受环境中的湿度、温度等诸多因素影响,即使环境完全相同也无法确保WiFi信号强度与人的不道德一一对应。”

摔倒沦为车祸丧生的头号原因。世界卫生组织报告表明,全球每年有30余万人杀于跌倒,其中一半是60岁以上的老人。在中国,60岁以上的老年人多达两亿,每年有4000万老人最少摔倒一次。全国调查表明,老年人的摔倒有一半以上是在家中再次发生的,因此居家养老十分最重要。

有这样一批科研人员,利用家中最普通的路由器与无所不在的Wi-Fi或4G/5G信号,在人体监测方面做到了全新的工作。作为北京大学博雅讲席教授、欧洲科学院院士、IEEE Fellow(会士)以及国家特聘专家,张大庆自2014年以来之后带领着北大团队积极开展这项工作。

亿欧科创幸运地专访到张大庆教授,与其一起探寻无感官认识技术的神秘魔力!WiFi、4G/5G可通信、可定位,甚至需要感官你的不道德?如今,WiFi、4G/5G早已普遍部署在家庭、机场、商场等各类大型或中小型建筑物中,这使得WiFi、4G/5G沦为无线通讯领域中最引人注目的技术。2000年,微软公司研究院明确提出了利用WIFI解决问题室内定位问题,该系统主要使用基于RSSI的指纹给定算法。“微软公司公布的这篇文章谷歌学术提到量超过一万,是基于WiFi展开定位感官研究的鼻祖”,张教授在共享他的研究成果之前,详尽地解析了基于WIFi展开不道德感官的研究路线。

从2000年到2011年,利用WiFi信号人们研究并构建了“人装载设备的定位和不道德感官,以及不带上设备的无认识感觉人体定位和不道德状态感官”。不过,这两项技术依旧是基于无线信号的强度来定位和辨识人的状态。张大庆教授告诉他亿欧科创:“因为WiFi信号本身不受环境中的湿度、温度等诸多因素影响,即使环境完全相同也无法确保WiFi信号强度与人的不道德一一对应。”科学研究就是这样,即便是不成熟期的idea依旧是未来研究的最重要基石。

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当华盛顿大学和Intel在2011年合作开发了一套提供WiFi信号中信道状态信息(Channel State Information,CSI)的工具以后,基于WiFi CSI的无线感官技术和应用于之后减缓了发展进程。2012年,麻省理工学院的团队首先利用Wi-Fi信号能穿墙的特性,用CSI检测墙后的人是在运动还是在惯性。

2013年,华盛顿大学的团队研发了一套基于CSI展开身体姿势辨识的技术,通过利用多普勒频移识别九种有所不同的姿势,并通过这九种人的肢体动作可以掌控家电的电源。在测试多人的9种姿势时,该系统能超过多达90%的识别率。不受这些工作的影响,香港科技大学、南京大学、清华大学、北京大学等争相开始投放这项研究。去伪存真,探寻非认识智能感官的理论自从华盛顿大学的团队研发了身体姿态辨识的技术以后,基于WiFi信号展开非认识感官的研究之后如同雨后春笋般大量兴起。

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其中,香港科技大学的团队研制了人体摔倒检测系统和口型识别系统, 南京大学的团队设计了利用WiFi信号辨识按键方位的系统。不受这些应用于研究的灵感,张大庆教授开始思维这些应用于背后的机理和理论问题: 比如WIFi信号的感官边界是什么?无线感官的理论基础是什么?利用WiFi信号辨识按键的方法示意图经过一年多的探寻与检验,张大庆教授团队首次将原用作光波传播的菲涅耳区模型引进到室内无线感官领域,找到利用该模型可以说明了基于WiFi等无线信号感官的机制机理与感官无限大。

利用菲涅尔区模型,张大庆教授团队说明了了人在有所不同方位、有所不同朝向做到同一动作,其对应的信号模式变化不会十分有所不同的最重要现象。比如,做到同一个手势,因为手势的幅度有所不同、做到的方位有所不同、朝向有所不同,其对应的信号模式不会十分有所不同。因此倚赖少量的数据取样和机器学习无法做对人的手势、动作的精确、平稳辨识,进而明确提出了再行展开信号转换再行展开机器学习的可信识别方法。

有了理论模型、弄清楚了感官的机制机理以后,张大庆团队之后之后攻下另一个技术考验。一般来说,信道的状态信息主要包括振幅和振幅两个要素,但振幅会因硬件、环境等因素而发生变化;振幅会因发送分离出来而产生随机光波。“如果不把WiFi振幅、振幅的随机误差避免掉,我们很难将感官的性能和距离推上淋漓尽致。

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”张大庆教授告诉他亿欧科创。经过四年的研究,张大庆团队找到两个天线的地下通道状态信息之商有很好的特性。

“我们找到,两个天线的地下通道状态信息之商可以将振幅上的噪声和振幅的随机光波很好避免,从而获得两个几乎向量有序的基信号。”张大庆教授激动地共享到。

除法、乘法、乘法,我们从小学之后开始认识,看起来非常简单的运算却在技术发展中起着了起到。还忘记小时候因求解一道数学题而快乐激励,却不曾想要这些看起来最基本的运算法则正在推展着技术和人类社会变革。

技术理论有数根本性创意,养老产品为何要等十年?张大庆团队基于菲涅尔区感官模型,研发出有了一系列利用商用WiFi设备展开人体倒数不道德的辨识应用于系统,还包括摔倒检测、排便检测、睡眠中检测、侵略检测、室内追踪、手势辨识及老人日常活动辨识等,性能达国际领先水平,并已申报国际/国内专利20余项,获得了国内外同行、知名企业的完全一致接纳。据理解,多家养老地产企业正在与张大庆团队积极开展合作。即便基于WiF的人体倒数不道德辨识的系统早已获得了地产企业、养老机构的接纳,但是张大庆教授却回应:“该项技术南北产品级仍必须3到5年的时间。

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”一般来说,一个技术的成熟期时间是10年。如果把2013年当成WiFi CSI感官技术发展元年的话,那么,非认识无线感官技术未来将会在近几年内构建产品落地。

摔倒检测、排便检测、睡眠中监测、老人日常活动辨识,每一个功能都与每位老人的生命息息相关。因此,成熟期的技术和产品才能确实为老人的安全性保驾护航。

观研天下公布《2019年中国大身体健康市场分析报告-市场运营现状与发展动向预测》表明,2014年我国60岁及以上老年人口有2.12亿人,占到总人口的15.5%,截至2018年年底,我国60岁及以上老年人口约2.49亿,占到总人口的17.9%。与此同时,中国大身体健康领域也将步入发展红利期。该报告还表明,2014年市场规模为2.5万亿元,截至2018年营收规模多达5万亿元,预计2020年将多达9万亿元,增幅约32.1%。

随着硬件不断完善,技术大大成熟期平稳,利用商用WiFi设备展开人体倒数不道德的辨识应用于系统也将步入万亿级的极大市场。


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