加州大学圣巴巴拉分校教授Yasamin Mostofi实验室的研究人员首次展示了仅使用WiFi等日常通信信号就能隔墙计数的人群。这项技术只需要在感兴趣的区域外安装一个无线发射机和接收器,它可以有多种应用,包括智能能源管理、零售商业规划和安全。
穆斯塔菲是加州大学圣巴巴拉分校的电子和计算机工程教授,他说:“我们提出的方法使得从外部估计房间内的人数成为可能。”“这种方法只利用WiFi RSSI测量,不需要人携带设备。”
他们的研究成果发表在2018年IEEE PERCOM会议上,以及他们的其他相关出版物,如2018年IEEE SECON和2018年IEEE SAM。
在该团队的实验中,一个WiFi发射器和一个WiFi接收器被放在墙壁后面,在一个有很多人在场的房间外面。房间里可能会非常拥挤,多达20人互相挤来挤去。发射机发送一个无线信号,接收信号强度(RSSI)由接收器测量。仅使用接收到的信号功率测量,接收器就能估计出房间里有多少人——这个估计值与实际数字非常接近。值得注意的是,研究人员没有在感兴趣的领域进行任何事先的测量或校准;他们的方法只有一个非常短的校准阶段,不需要在同一区域进行。
这项进展建立在莫斯塔菲实验室之前的工作基础上,莫斯塔菲实验室率先使用WiFi等日常无线电频率信号进行传感,自2009年以来在该领域发表了几篇论文。例如,他们2015年的论文显示,人群计数不需要人携带设备,而是发射器和接收器与人在同一区域。
Mostofi说:“然而,由于墙壁的高度衰减,实现穿墙人群计数相当具有挑战性。”她的实验室在这方面的成功得益于他们开发的新方法。
这项技术的关键是,人类的存在和运动可以导致接收信号强度的显著下降——在这个项目中被认为是“事件”。
莫斯塔菲说:“考虑与重大信号下降的发生相对应的事件序列。”“事件间时间是指两个连续事件之间的时间。”研究人员实现穿墙人群计数的方法是基于对接收到的信号在事件间时间的信息内容进行数学表征,并将其与总人数联系起来。
该项目的博士生Saandeep Depatla说:“我们已经观察到,虽然信号量级可以通过墙壁严重衰减,但与显著信号下降事件相对应的事件间时间对墙壁衰减更强劲。”因此,研究人员的方法是基于利用这些事件之间的时间。
更具体地说,通过将重大信号下降对应的事件序列建模为更新类型的过程,研究人员利用了更新过程文献中的数学工具,该理论领域在可靠性和风险分析等领域得到了应用。经过长时间的推导,研究人员能够对事件间时间的统计数据进行数学建模,并明确地将它们与该地区的居住者总数联系起来。
莫斯塔菲实验室已经在不同的地点、不同的墙体性能和不同人数的人员中广泛测试了他们的新技术——多达20人。他们显示,在只有一个WiFi连接的情况下,2人或2人以下的计数准确率为100%。更值得注意的是,他们的设置完全由现成的WiFi收发器组成。
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