ACM通信
研究突出了
技术角度:你的WiFi是传感器吗?
1912年的泰坦尼克号灾难催生了回声定位技术的第一个专利，通过将声波传送到水下来探测物体的存在。在接下来的十年里，这项技术在1930年逐渐成熟，成为声呐(SONAR)，是声音导航和测距(SOund Navigation And测距)的缩写。在1940年第二次世界大战的高峰期，空中技术完全成熟，形成了美国海军所谓的雷达，或无线电方向和测距。它们的核心原理都是通过向物体发送信号并分析其反射来直观地检测物体的存在和运动。
当然，这些“物体”在历史的进程中不断进化，从冰山、潜艇和飞机，到云、龙卷风和天气状况，再到今天的城市环境图像，从自动驾驶汽车。在这个进化的时间轴上，下一个“对象”很可能是人类;下一个具备雷达功能的设备可能已经在你家里了:你的WiFi基站。
学术界和工业界的许多研究小组正在探索通过WiFi信号感知人类的可能性。核心愿景源自ACM MobiCom的一篇挑战论文，5作者设想的无设备本地化。换句话说，WiFi基站能传输精心设计的信号，收集从周围环境(包括人类)反射回来的各种信号成分，并推断出一个或多个用户的位置吗?由于人类影响这些信号的衰减和反射称为多路径，挑战基本上围绕着仔细的多路径解纠缠。
一连串的想法涌现出来。Patwari等人。4还有一些人用多个发射器和接收器在环境中安装了仪器，构建了无线链路的3D晶格，有点类似于交叉的激光束。当人类在这个无线环境中移动时，他们“切断”了不同的链接子集，揭示了他们的位置。随着多根天线连接到一台设备上，WiSee这样的项目开始加速发展3.和卫星1开始提出可靠的解决方案。WiSee能够从房间外发送信号，追踪人类的简单动作;WiTrack演示了如何从信号扰动中解码人类手势。在更大的推动下，这些技术开始适用于实际的现成设备。
许多研究小组正在探索通过WiFi信号感知人类的可能性。
有人可能会问，为什么雷达技术没有直接应用于这个问题。面临的挑战有三个方面:(1)雷达主要满足开放空间的户外应用;另一方面，室内多路径明显要复杂得多，特别是当涉及到对象的“本地化”时。(2)大尺寸的金属平面、龙卷风和建筑物产生强烈的反射，而它们的运动在多普勒位移中留下了可辨认的残留物。人体大小的物体，以及它们与2.4GHz信号波长的相互作用，需要新的方法。(3)最后，许多雷达解决方案的天线都很大，通常可以旋转。对于室内WiFi系统，有限的天线阵列也需要不同的解决方案。
这时，当Adib等人展示了测量婴儿呼吸和平均心率的可行性时，一个非平凡的跳跃出现了。2在较高的水平上，呼吸过程中胸部的运动改变了足够多的反射，可以被感知和(心率)计数一致。环境中的其他运动显然会污染这种感觉，然而，有节奏的呼吸频率是经得起信号隔离的。此外，由于呼吸频率与平均心率有关，近似心电图装置成为可能。
自然的下一步就是精确地计算心脏的数量。正是在这样的背景下，接下来的论文在放大人体微动作的能力上取得了另一个飞跃。Adib等人的研究表明，不仅可以以与心电设备相当的精度计算心率，而且还可以识别每个脉冲的心脏信号的变化。其含义是激发各种情绪，如快乐、兴奋、悲伤，表现为心跳模式，进而在心电图输出中可见。本文揭示了如何一致地提取这些埋藏在个体呼吸动作中、并进一步埋藏在所有环境动态中的心脏的微小模式，以便一个简单的分类器可以预测用户的情绪。是的，你没看错;明天的智能家居可能真的会在你回到家的时候关掉灯，播放一首轻柔的乡村歌曲，因为你的WiFi基站可能会自动感知到你的疲倦和忧郁。让我不再妨碍你读这张报纸吧。
参考文献
1.阿迪布，F，卡贝拉克，Z，卡塔比，d和米勒，R.C.通过身体无线电反射进行3D跟踪。在11thUSENIX协会。网络系统。设计和实现。(2014), 317329。
3.Pu, Q, Gupta, S, Gollakota, S和Patel, S使用无线信号进行全家庭手势识别。在十九届会议记录th年度实习生。移动计算。和网络。(2013)， acm, 2738。
5.Youssef, M.， Mah, M.和Agrawala, A.挑战:无线环境中无设备无源定位。MobiCom(2007)。
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