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，Wi-Fi已經(jīng)無處不在。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)在無處不在，正在開發(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，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

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的硬件來支持使用 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。通過識(shí)別通道中的干擾來檢測(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)的訪問權(quán)限RD派對(duì)應(yīng)用程序?qū)⑹褂密浖惴▉碜R(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(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將射頻能量聚焦到客戶端來提高無線電性能的技術(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]有足夠的Wi-Fi覆蓋，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)就無效?；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

越來越多的AP/GW制造商現(xiàn)在正在提供基于Quantenna在開發(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)過驗(yàn)證的有效運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方法，越來越多的合作伙伴與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。

審核編輯：郭婷