使用Wi-Fi移動偵測的家庭安全和醫(yī)療保健

自1999年推出以來，Wi-Fi已經(jīng)變得無處不在。根據(jù)Wi-Fi聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，第300億臺設(shè)備于2019年出貨，距離第一臺設(shè)備僅20年。毫不奇怪，Wi-Fi現(xiàn)在無處不在，正在開發(fā)新的應(yīng)用程序，以服務(wù)于所有細(xì)分市場的新用例，包括住宅，企業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)。Wi-Fi技術(shù)的一個特別創(chuàng)新的應(yīng)用，可能不是很明顯，但由于技術(shù)使用方式的發(fā)展，它已經(jīng)成為可能，那就是運(yùn)動檢測。

簡而言之，Wi-Fi無線電波信號的傳播特性現(xiàn)在可用于檢測人的存在，運(yùn)動和活動。這可以包括在定義的區(qū)域（如房間）內(nèi)進(jìn)入、退出或移動的人員。使用Wi-Fi檢測運(yùn)動的能力正在引入一組新的用例和應(yīng)用程序，基于運(yùn)動檢測創(chuàng)建新的服務(wù)和業(yè)務(wù)模型類別，在許多情況下，這些服務(wù)和模型可以應(yīng)用于當(dāng)今Wi-Fi存在的任何地方。

移動偵測用例

基于Wi-Fi的運(yùn)動檢測的一些引人注目的用例正在許多市場中出現(xiàn)，包括住宅，醫(yī)療保健和企業(yè)。

運(yùn)動檢測的關(guān)鍵績效指標(biāo)

幾個關(guān)鍵性能指標(biāo)對于運(yùn)動檢測至關(guān)重要，并且與基于Wi-Fi的運(yùn)動檢測同樣相關(guān)。一些關(guān)鍵指標(biāo)是：

準(zhǔn)確性：能夠以高度的信心確定某人進(jìn)入或離開某個區(qū)域的存在，同時最大限度地減少誤報(bào)。這更加重視在家中擁有良好的Wi-Fi覆蓋，以避免可能無法檢測的死角。

精度：區(qū)分不同運(yùn)動模式的能力，例如行走、跌倒或呼吸。

速度：檢測需要快速及時。任何安全操作都需要在幾秒鐘內(nèi)檢測到，而不是幾分鐘。

無線網(wǎng)絡(luò)是基本的構(gòu)建塊

雖然大多數(shù)形式的射頻（RF）技術(shù)領(lǐng)域的干擾可用于檢測運(yùn)動，但實(shí)現(xiàn)它通常需要專用硬件。相反，在大多數(shù)情況下，不需要額外的或?qū)Ｓ玫挠布碇С质褂肳i-Fi的運(yùn)動檢測。此外，Wi-Fi的廣泛使用使其成為將運(yùn)動檢測作為“頂級”服務(wù)實(shí)施的理想平臺。

Wi-Fi運(yùn)動檢測的工作原理是由于2.4GHz和5GHz RF無線電波在其操作環(huán)境中傳播和響應(yīng)靜止和移動物體的方式。每個信號路徑在通過介質(zhì)（或通道）時都表現(xiàn)出獨(dú)特的特征，當(dāng)它被物體吸收或反射時，它會略有變化。每個接收Wi-Fi信號的設(shè)備都會向信號源提供反饋;接入點(diǎn) （AP）、路由器或網(wǎng)關(guān) （GW）。該反饋包含有關(guān)信道特性的信息，在無線通信中，這通常被稱為信道狀態(tài)信息（CSI），它包含的信息允許發(fā)射機(jī)根據(jù)接收機(jī)“看到”的內(nèi)容優(yōu)化其操作。

AP、路由器或 GW 分析 CSI 數(shù)據(jù)，以識別描述信道變化的模式。然后，更高級的算法可以確定報(bào)告的中斷是否是由某人進(jìn)入Wi-Fi字段或在Wi-Fi字段中移動引起的。重要的是，RF傳播延遲和角度也可以從這些信息中計(jì)算出來，這提供了精確定位物體（或人）位置的方法。該CSI的可視化表示，隨時間在頻域中繪制，如圖1所示。通過識別通道中的干擾來檢測運(yùn)動事件，如圖2所示。

圖 1.跨頻率和時間的渠道信息

圖 2.通道子載波中的運(yùn)動事件

雖然 AP 或 GW 將在本地處理此數(shù)據(jù)以優(yōu)化其自身的操作，但它也可以將對 CSI 數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限授予受信任的 3斷續(xù)器使用軟件算法識別運(yùn)動的方應(yīng)用程序。根據(jù)運(yùn)動檢測解決方案的類型，這些算法可以在 AP/GW 上本地運(yùn)行，也可以在云平臺上遠(yuǎn)程運(yùn)行。

高階 MIMO - 提高運(yùn)動檢測性能

雖然它是通過軟件實(shí)現(xiàn)的，但Wi-Fi運(yùn)動檢測是由硬件實(shí)現(xiàn)的。有幾個因素可以顯著提高運(yùn)動檢測的準(zhǔn)確性、精度和速度的 KPI，所有這些都依賴于底層硬件平臺提供的良好性能。

MIMO（多輸入，多輸出）是一種經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù)，可顯著提高所有環(huán)境中的Wi-Fi性能，覆蓋范圍和可用帶寬。借助 MIMO，多天線 GW 或 AP 通過多個流向客戶端設(shè)備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)和信道信息。

由于任何環(huán)境的反射和折射特性，傳輸?shù)臒o線電波都會從墻壁，物體和人身上反彈，從而產(chǎn)生多路徑傳輸，如圖3所示.MIMO利用多路徑，從而提高范圍，覆蓋范圍和速度。為了說明在實(shí)踐中是如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的，請考慮Quantenna的高階8流MIMO設(shè)備，其速度比4流設(shè)備提高了2倍以上。MIMO也是波束成形的基礎(chǔ)，波束成形是一種用于通過將RF能量聚焦到客戶端來改善無線電性能的技術(shù)，從而改善范圍和性能。波束成形進(jìn)一步改善了可以實(shí)現(xiàn)的范圍，這在這種情況下至關(guān)重要，因?yàn)槿绻麤]有充分的Wi-Fi覆蓋，運(yùn)動檢測是無效的?；赒uantenna芯片組的高階MIMO還可以更深入地了解多路徑環(huán)境，這要?dú)w功于芯片組生成的更詳細(xì)的CSI數(shù)據(jù)。結(jié)果是更好的運(yùn)動檢測性能。

圖 3.使用 MIMO 的多路徑傳輸?shù)谋硎拘问?/p>

在實(shí)踐中，信道信息由Wi-Fi芯片組從RF能量轉(zhuǎn)換為數(shù)字位，以便后續(xù)處理。用于運(yùn)動檢測軟件的位越多，分辨率就越高。具有16位甚至12位CSI數(shù)據(jù)而不是8位CSI數(shù)據(jù)的芯片組將帶來更高的運(yùn)動精度。此外，更高的信道帶寬將提高精度。因此，Wi-Fi 5 和 Wi-Fi 6 標(biāo)準(zhǔn)支持的帶寬不僅提高了 Wi-Fi 吞吐量，還提高了運(yùn)動檢測的準(zhǔn)確性。例如，只需將40MHz至80MHz的Wi-Fi信道帶寬加倍，即可將運(yùn)動定位精度提高40%。

運(yùn)動中的人工智能

越來越多的 AP/GW 制造商現(xiàn)在基于昆騰納在開發(fā) MIMO 和多用戶 MIMO （MU-MIMO） 芯片組方面的專業(yè)知識提供先進(jìn)的運(yùn)動檢測服務(wù)。雖然基于Wi-Fi的運(yùn)動檢測的基本前提很簡單，但提供使其實(shí)用所需的準(zhǔn)確性，精度和速度是很少有芯片組制造商能夠解決的挑戰(zhàn)。人工智能（AI）的應(yīng)用增加了更高水平的分析，實(shí)現(xiàn)了更多的細(xì)節(jié)和更高的可靠性。

檢測射頻能量中的干擾現(xiàn)在是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動檢測的一種經(jīng)過驗(yàn)證的有效方法，越來越多的合作伙伴與Quantenna合作就證明了這一點(diǎn)。訪問Quantenna技術(shù)支持的豐富CSI數(shù)據(jù)正在以令人興奮的新方式將MIMO和AI結(jié)合在一起。

Wi-Fi不斷發(fā)展，不再僅僅是一種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。Wi-Fi 運(yùn)動檢測已成為一種實(shí)用且經(jīng)濟(jì)高效的技術(shù)，可滿足住宅安全、醫(yī)療保健和企業(yè)應(yīng)用的實(shí)際需求。隨著 WI-Fi 性能隨著 MIMO、波束形成和高帶寬操作等技術(shù)的不斷提高，Wi-Fi 運(yùn)動檢測性能也隨之提高。

審核編輯：郭婷