加州大学圣巴巴拉分校教授亚萨明·莫斯托菲实验室的研究人员首次演示了利用普通无线信号通过墙壁对物体进行三维成像。这项技术需要两架无人机协同工作,可能有多种应用,如紧急搜救、考古发现和结构监测。
莫斯托菲是加州大学sb分校电气和计算机工程教授,他说:“我们提出的方法使无人机能够在只有WiFi信号的情况下透过墙壁以3D方式拍摄细节。”“这种方法只使用WiFi RSSI测量,不需要在感兴趣的区域进行任何先前的测量,也不需要物体移动来成像。”
提出的方法和实验结果发表在2017年4月的计算机协会/电气和电子工程师协会传感器网络信息处理国际会议(IPSN)上。
在他们的实验中,两架自主八旋翼直升机起飞,飞到一个封闭的四面砖房外,无人机不知道房子的内部。在飞行过程中,一架直升机连续发射WiFi信号,接收到的WiFi信号功率由另一架直升机测量,用于3D成像。在穿越几条建议的路线后,直升机利用研究人员开发的成像方法来显示墙壁后面的区域,并生成内部物体的3D高分辨率图像。3D图像与实际区域非常吻合。
“通过墙壁(如砖墙或混凝土墙)进行高分辨率3D成像非常具有挑战性,这也是提出这种方法的主要动机,”该项目的首席博士生Chitra R. Karanam说。
这一发展建立在莫斯托菲实验室之前工作的基础上,该实验室开创了利用WiFi等日常射频信号进行传感和成像的先河。2010年,该实验室发表了第一个仅使用WiFi成像的实验演示,随后又有其他几项关于该主题的工作。
Mostofi说:“然而,由于未知因素的大量增加,实现真实区域的3D穿墙成像具有相当大的挑战性。”虽然他们之前的2D方法是利用地面机器人串联工作,但3D实验的成功是由于直升机能够从多个角度接近该区域,以及她的实验室开发的新提出的方法。
研究人员实现3D穿墙成像的方法利用了四个紧密集成的关键组件。首先,他们提出了机器人路径,可以尽可能地捕捉所有三个维度的空间变化,同时保持操作的效率。
其次,他们将感兴趣的3D未知区域建模为马尔可夫随机场,以捕获空间依赖性,并利用基于图的信念传播方法,根据相邻体素的决策更新每个体素(3D图像的最小单位)的成像决策。
第三,为了近似传输波与感兴趣区域的相互作用,他们使用了线性波模型。
最后,他们利用信息内容的可压缩性,对WiFi测量数量非常少(不到4%)的区域进行成像。值得注意的是,他们的设备完全由现成的设备组成,如直升机、WiFi收发器和Tango平板电脑。
了下:M2M(机器对机器)
