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二分快三 中国科学家丨WiFi化身成养老装备,背后的非接触感知技术原形是什么?

跌倒成为不测物化亡的头号因为。世界卫生机关通知表现,全球每年有30余万人物化于跌倒,其中一半是60岁以上的老人。在中国,60岁以上的晚年人超过两亿,每年有4000万老人起码跌倒一次。全国调查表现,晚年人的跌倒有一半以上是在家中发生的,所以居家养老专门主要。

有如许一批科研人员,行使家中最清淡的路由器与无所不在的Wi-Fi或4G/5G信号,在人体监测方面做了崭新的做事。行为北京大学博雅讲席教授、欧洲科学院院士、IEEE Fellow(会士)以及国家特聘行家,张大庆自2014年以来便率领着北大团队开展这项做事。亿欧科创有幸采访到张大庆教授,与其一路追求无感知接触技术的微妙魔力!

WiFi、4G/5G可通信、可定位,甚至能够感知你的走为?

现在,WiFi、4G/5G已经普及安放在家庭、机场、商场等各类大型或中幼型修建物中,这使得WiFi、4G/5G成为无线通讯周围中最引人注主意技术。2000年,微柔钻研院挑出了行使WIFI解决室内定位题目,该编制主要采用基于RSSI的指纹匹配算法。“微柔发布的这篇文章谷歌学术引用量达到一万,是基于WiFi进走定位感知钻研的鼻祖”二分快三,张教授在分享他的钻研收获之前,详细地解析了基于WIFi进走走为感知的钻研路线。

从2000年到2011年,行使WiFi信号人们钻研并实现了“人携带设备的定位和走为感知,以及不带设备的无接触感人体定位和走为状态感知”。不过,这两项技术照样是基于无线信号的强度来定位和识别人的状态。张大庆教授通知亿欧科创:“由于WiFi信号自己受环境中的湿度、温度等诸众因素影响,即使环境相通也不克保证WiFi信号强度与人的走为逐一对答。”

科学钻研就是如许,即便是不走熟的idea照样是异日钻研的主要基石。当华盛顿大学和Intel在2011年配相符开发了一套获取WiFi信号中信道状态新闻(Channel State Information,CSI)的工具以后,基于WiFi CSI的无线感知技术和行使便添快了发展进程。

2012年,麻省理工学院的团队最先行使Wi-Fi信号能穿墙的特性,用CSI检测墙后的人是在行动照样在静止。2013年,华盛顿大学的团队开发了一套基于CSI进走身体姿势识别的技术,议定行使众普勒频移辨识九栽迥异的姿势,并议定这九栽人的肢体行为能够限制家电的开关。在测试众人的9栽姿势时,该编制能达到超过90%的识别率。受这些做事的影响,香港科技大学、南京大学、清华大学、北京大学等纷纷最先投入这项钻研。

披沙拣金,追求非接触智能感知的理论

自从华盛顿大学的团队开发了身体姿态识别的技术以后,基于WiFi信号进走非接触感知的钻研便如同蒸蒸日上般大量涌现。其中,香港科技大学的团队研制了人体跌倒检测编制和口型识别编制, 南京大学的团队设计了行使WiFi信号识别按键位置的编制。受这些行使钻研的启发,张大庆教授最先思考这些行使背后的机理和理论题目: 比如WIFi信号的感知边界是什么?无线感知的理论基础是什么?

行使WiFi信号识别按键的手段暗示图

行使WiFi信号识别按键的手段暗示图

经过一年众的追求与验证,张大庆教授团队首次将原用于光波传播的菲涅耳区模型引入到室内无线感知周围,发现行使该模型能够展现基于WiFi等无线信号感知的机制机理与感知极限。

行使菲涅尔区模型,张大庆教授团队展现了人在迥异位置、迥异朝向做联相符行为,其对答的信号模式转折会专门迥异的主要形象。比如,做联相符个手势,由于手势的幅度迥异、做的位置迥异、朝向迥异,其对答的信号模式会专门迥异。所以倚赖幼批的数据采样和机器学习无法做到对人的手势、行为的实在、安详识别,进而挑出了先辈走信号变换再进走机器学习的郑重识别手段。

有了理论模型、弄隐微了感知的机制机理以后,张大庆团队便不息占有另一个技术难关。清淡来说,信道的状态新闻主要包含振幅和相位两个要素,但振幅会因硬件、环境等因素而发生转折;相位会因收发别离而产生随机相移。“倘若不把WiFi振幅、相位的随机偏差清除失踪,吾们很难将感知的性能和距离推向极致。”张大庆教授通知亿欧科创。

经过四年的钻研,张大庆团队发现两个天线的通道状态新闻之商有很益的特性。“吾们发现,两个天线的通道状态新闻之商能够将振幅上的噪声和相位的随机相移很益清除,从而得到两个十足正交互补的基信号。”张大庆教授奋发地分享到。

减法、乘法、除法,吾们从幼学便最先接触,看似浅易的运算却在技术发展中首到了作用。还记得幼时候因解出一道数学题而喜悦鼓舞,却未曾想这些看似最基本的运算法则正在推动着技术和人类社会挺进。

技术理论已有庞大创新,养老产品为何要等十年?

张大庆团队基于菲涅尔区感知模型,开发出了一系列行使商用WiFi设备进走人体不息走为的识别行使编制,包括跌倒检测、呼吸检测、睡觉检测、侵犯检测、室内跟踪、手势识别及老人平时活动识别等,性能均达国际领先程度,并已申爱国际/国内专利20余项,得到了国内外同走、著名企业的相反认可。据晓畅,众家养老地产企业正在与张大庆团队开展配相符。

即便基于WiF的人体不息走为识别的编制已经得到了地产企业、养老机构的认可,但是张大庆教授却外示:“该项技术走向产品级仍必要3到5年的时间。”清淡来说,一个技术的成熟时间是10年。倘若把2013年当作WiFi CSI感知技术发展元年的话,那么,非接触无线感知技术有看在近几年内实现产品落地。

跌倒检测、呼吸检测、睡觉监测、老人平时活动识别,每一个功能都与每位老人的生命息戚有关。所以,成熟的技术和产品才能真实为老人的坦然保驾护航。不都雅研天下发布《2019年中国大健康市场分析通知-市场运营近况与发展动向展望》表现,2014年吾国60岁及以上晚年人口有2.12亿人,占总人口的15.5%,截至2018年岁暮,吾国60岁及以上晚年人口约2.49亿,占总人口的17.9%。

与此同时,中国大健康周围也将迎来发展盈余期。该通知还表现,2014年市场周围为2.5万亿元,截至2018年营收周围超过5万亿元,展望2020年将超过9万亿元,添幅达32.1%。随着硬件一向完善,技术一向成熟安详,行使商用WiFi设备进走人体不息走为的识别行使编制也将迎来万亿级的庞大市场。

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posted @ 20-06-19 10:38  作者:admin  阅读量:

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