使用Wi-Fi移動(dòng)偵測(cè)的家庭安全和醫(yī)療保健

自1999年推出以來(lái)，Wi-Fi已經(jīng)無(wú)處不在。根據(jù)Wi-Fi聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，第300億臺(tái)設(shè)備于2019年出貨，距離第一臺(tái)設(shè)備僅20年。毫不奇怪，Wi-Fi現(xiàn)在無(wú)處不在，正在開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用程序，以服務(wù)于包括住宅，企業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的所有細(xì)分市場(chǎng)的新用例。Wi-Fi技術(shù)的一個(gè)特別創(chuàng)新的應(yīng)用是運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，由于該技術(shù)使用方式的發(fā)展，它可能不會(huì)立即顯現(xiàn)出來(lái)，但由于該技術(shù)使用方式的發(fā)展而成為可能。

簡(jiǎn)而言之，Wi-Fi無(wú)線電波信號(hào)的傳播特性現(xiàn)在可用于檢測(cè)人的存在，運(yùn)動(dòng)和活動(dòng)。這可能包括人員進(jìn)入、退出或在定義的區(qū)域（如房間）內(nèi)移動(dòng)。使用Wi-Fi檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的能力正在引入一組新的用例和應(yīng)用程序，基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)創(chuàng)建新的服務(wù)和商業(yè)模式類別，在許多情況下，可以應(yīng)用于當(dāng)今存在Wi-Fi的任何地方。

移動(dòng)偵測(cè)用例

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

應(yīng)用使用案例

住宅家庭安全 - 入侵警報(bào)

自動(dòng)檢測(cè)清潔或家庭維修人員何時(shí)到達(dá)和離開(kāi)

保健檢測(cè)家庭護(hù)理人員何時(shí)到達(dá)或老年人是否長(zhǎng)時(shí)間保持文具。

智能家居和建筑基于運(yùn)動(dòng)的暖通空調(diào)和照明控制

運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)

幾個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)對(duì)于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)至關(guān)重要，并且與基于 Wi-Fi 的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)同樣相關(guān)。一些關(guān)鍵指標(biāo)是：

準(zhǔn)確性：能夠以高置信度確定人員進(jìn)入或離開(kāi)某個(gè)區(qū)域的存在，同時(shí)最大限度地減少誤報(bào)。這使得在家中擁有良好的Wi-Fi覆蓋更加重要，以避免可能無(wú)法檢測(cè)的死角。

精度：區(qū)分不同運(yùn)動(dòng)模式的能力，例如行走、跌倒或呼吸。

速度：檢測(cè)需要快速及時(shí)。任何安全措施都需要在幾秒鐘內(nèi)檢測(cè)到，而不是幾分鐘。

Wi-Fi 是基本構(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(cè)運(yùn)動(dòng)，但實(shí)現(xiàn)它通常需要專用硬件。相反，在大多數(shù)情況下，不需要額外或?qū)ｉT(mén)的硬件來(lái)支持使用 Wi-Fi 的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。此外，Wi-Fi的廣泛使用使其成為將運(yùn)動(dòng)檢測(cè)作為“頂級(jí)”服務(wù)實(shí)施的理想平臺(tái)。

Wi-Fi 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的工作原理是 2.4GHz 和 5GHz 射頻無(wú)線電波在其工作環(huán)境中傳播和對(duì)靜止和移動(dòng)物體做出反應(yīng)的方式。每個(gè)信號(hào)路徑在通過(guò)介質(zhì)（或通道）時(shí)都表現(xiàn)出獨(dú)特的特征，當(dāng)它被物體吸收或反射時(shí)會(huì)略有變化。每個(gè)接收 Wi-Fi 信號(hào)的設(shè)備都會(huì)向信號(hào)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(wú)線通信中，這通常稱為信道狀態(tài)信息（CSI），它包含允許發(fā)射器根據(jù)接收器“看到”的內(nèi)容優(yōu)化其操作的信息。

AP、路由器或 GW 分析 CSI 數(shù)據(jù)，以識(shí)別描述信道變化的模式。然后，更高級(jí)的算法可以確定報(bào)告的中斷是否由某人進(jìn)入或在Wi-Fi區(qū)域內(nèi)移動(dòng)引起的。重要的是，還可以根據(jù)此信息計(jì)算RF傳播延遲和角度，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(shí)間變化的頻域圖，如圖1所示。通過(guò)識(shí)別通道中的干擾來(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)事件，如圖2所示。

圖1.跨頻率和時(shí)間的頻道信息

圖2.信道副載波中的運(yùn)動(dòng)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，但它也可以向受信任的 3 授予對(duì) CSI 數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限RD派對(duì)應(yīng)用程序?qū)⑹褂密浖惴▉?lái)識(shí)別運(yùn)動(dòng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)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(tái)上遠(yuǎn)程運(yùn)行。

高階 MIMO - 提高運(yùn)動(dòng)檢測(cè)性能

雖然它是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的，但Wi-Fi運(yùn)動(dòng)檢測(cè)是由硬件啟用的。有幾個(gè)因素可以顯著提高運(yùn)動(dòng)檢測(cè)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(tái)提供的良好性能。

MIMO（多輸入多輸出）是一種經(jīng)過(guò)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(guò)多個(gè)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，發(fā)射的無(wú)線電波會(huì)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。為了說(shuō)明在實(shí)踐中如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，請(qǐng)考慮Quantenna的高階8流MIMO器件，其速度比4流器件提高了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(guò)將射頻能量聚焦到客戶端來(lái)提高無(wú)線電性能的技術(shù)，從而改善范圍和性能。波束成形進(jìn)一步提高了可以實(shí)現(xiàn)的范圍，這在這種情況下至關(guān)重要，因?yàn)槿绻麤](méi)有足夠的Wi-Fi覆蓋，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)就無(wú)效?；赒uantenna芯片組的高階MIMO還可以提供對(duì)多路徑環(huán)境的更深入的見(jiàn)解，這要?dú)w功于芯片組產(chǎn)生的更詳細(xì)的CSI數(shù)據(jù)。結(jié)果是更好的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)性能。

圖3.使用 MIMO 的多路徑傳輸表示

實(shí)際上，信道信息由Wi-Fi芯片組從RF能量轉(zhuǎn)換為數(shù)字位，以進(jìn)行后續(xù)處理。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)軟件使用和可用的位數(shù)越多，分辨率就越高。與 8 位相比，具有 16 位甚至 12 位 CSI 數(shù)據(jù)的芯片組將帶來(lái)更高的運(yùn)動(dòng)精度。此外，更高的通道帶寬將提高精度。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(dòng)檢測(cè)精度。例如，只需將Wi-Fi信道帶寬從40MHz加倍到80MHz，就可以將運(yùn)動(dòng)定位精度提高40%。

運(yùn)動(dòng)中的人工智能

越來(lái)越多的AP/GW制造商現(xiàn)在正在提供基于Quantenna在開(kāi)發(fā)MIMO和多用戶MIMO（MU-MIMO）芯片組方面的專業(yè)知識(shí)的高級(jí)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)服務(wù)。雖然基于 Wi-Fi 的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的基本前提很簡(jiǎn)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，從而實(shí)現(xiàn)了更詳細(xì)的信息，甚至更高的可靠性。

檢測(cè)射頻能量中的干擾現(xiàn)在是一種經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的有效運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方法，越來(lái)越多的合作伙伴與Quantenna合作就證明了這一點(diǎn)。Quantenna的技術(shù)能夠訪問(wèn)豐富的CSI數(shù)據(jù)，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，不再只是一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。Wi-Fi 移動(dòng)偵測(cè)已成為一種實(shí)用、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 MIMO、波束成形和高帶寬操作等技術(shù)的不斷提高，Wi-Fi 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)性能也隨之而來(lái)。

審核編輯：郭婷