Part 01 Wi-Fi感知的原理 

Wi-Fi感知是一種使用Wi-Fi信號來檢測給定環境中物體和人的存在、位置和運動的技術。通過分析Wi-Fi信號的反射和衰減，Wi-Fi感知算法可以確定物體和人的位置、存在和運動，甚至可以穿透墻壁和其他障礙物。要了解Wi-Fi感知的原理，得先了解什么是CSI。

當無線信號在發射器和接收器之間傳播時，會被視線路徑上的物體阻擋、反射，導致信號發生變化，包括幅度衰減和相位偏差。通信系統需要根據這種變化來對系統參數進行調整，進而保證有效可靠的數據傳輸，因此就有了CSI。

CSI(Channel State Information)，信道狀態信息，是一種表征信道變化的參數。其通過對每個子載波信道的頻率響應進行采樣，來表示信道的幅值和相位信息，一般可表示為：

其中，表示無線信號傳輸的第條路徑（由于無線信號傳輸有多徑效應，所以傳輸路徑不止一條），和表示時刻在第條路徑上的信號衰減和時延，表示載波頻率。CSI的幅度和相位收到無線發射器和接收器的位移、環境中物體的擺放、和人員活動的影響。所以當我們測量得到了CSI數據，就可以利用對無線系統建模或者機器學習的方法，來推斷出環境的變化和人體的活動，包括人員活動強度、類型、人員位置等信息。

Part 02 Wi-Fi感知的應用 

Wi-Fi感知可以探測到人員的移動和行為，具有廣泛的潛在應用，包括：

① 室內導航：在大型建筑、機場、購物中心和其他公共空間中，通過Wi-Fi感知，用戶可以接收基于位置的實時信息和方向，這可以幫助他們更輕松有效地在環境中導航。

② 智能家居自動化：Wi-Fi感知可使家庭更智能、更高效。例如，Wi-Fi感知可用于在房間無人時自動關燈，或根據人的存在來調節溫度。

③ 健康監測：Wi-Fi感知可用于監測老年人和殘疾人的健康和安全。例如，Wi-Fi感知可用于跟蹤老年人的活動狀態，及時檢測出異常行為（如跌倒）并報警。

④ 安防：Wi-Fi感知可用于家庭和公共空間的安全防護，如家中無人時，可以利用Wi-Fi感知對家庭區域進行檢測，當檢測到有人侵入時可報警。

⑤ 零售分析：Wi-Fi感知器可以為商店提供有關消費者行為和偏好的數據。例如，可以用Wi-Fi感知來跟蹤購物者的移動和活動，并確定商店的哪些區域最受歡迎，這可以幫助零售商優化運營，改善顧客的購物體驗。

在2022年中國移動智慧家庭中心就基于Wi-Fi感知的能力推出了敬老寬帶服務，利用Wi-Fi智能感知產品和中國移動寬帶組網產品的融合，形成了一套完整的居家安全寬帶網絡解決方案，能有效地探測家中老年人的活動狀態，對老年人的長時間不活動、生活習慣異常等情況進行持續監測，并能夠及時告知家人，保障獨居老人的安全。

Part 03 Wi-Fi感知的優勢 

目前傳感手段眾多，Wi-Fi感知有著其獨特的好處。以上述敬老寬帶服務為例，其優勢主要體現在以下兩點：

• 隱私保護：不同于攝像頭等光學傳感器利用圖像和視頻對人體活動進行探測的方式，Wi-Fi感知利用Wi-Fi設備間的信道狀態信息進行感知，不采集圖像，不存在侵犯隱私的風險，因此可以用在一些比較敏感的場景，如浴室、臥室等。
• 成本較低：對于同樣具有隱私保護特性的毫米波雷達、紅外熱成像等人體活動探測手段，都需要集成專用的探測器件，設備價格昂貴，一般都在千元左右；但Wi-Fi感知設備其利用兩個Wi-Fi設備間（一般為STA和AP）的信道狀態進行感知，無需專用探測設備，成本更低，更有利于大規模部署。

Part 04 Wi-Fi感知的挑戰 

盡管Wi-Fi感知有很多好處，但要實現其全部潛力，還需要解決一些挑戰，主要包括：

• 干擾：Wi-Fi感知信號會受到其他Wi-Fi網絡以及其他電磁干擾源的干擾。這可能會影響Wi-Fi感知的準確性和可靠性；
• 場景復雜性：不論是家庭還是公共區域，都是非常復雜的場景，其環境布置、人員活動的類型、強度等都可能有較大的變化，所以如何能讓Wi-Fi感知適用于大部分場景，也是需要努力的方向。

Part 05  結語 

總體而言，雖然目前Wi-Fi感知需要克服一些挑戰，如干擾、復雜性等，但我們能看到在學術界越來越多的研究團隊開始在Wi-Fi感知領域進行研究，產業界各個廠商也開始為Wi-Fi感知開始布局，IEEE也將在2024年發布針對Wi-Fi感知的新標準。所以我們仍然可以相信Wi-Fi感知是一項很有前途的技術，它很有可能改變人們與環境互動的方式。

?? 參考文獻

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