学术论坛 | 迈向毫米级的WIFI/4G/5G 无线非接触感知:理论与应用

作者:时间:2021-11-13点击数:

“北航未来通信与网络论坛(FutureCom)”系列学术论坛面向国家重大需求、探索5G/6G国际学术前沿,构建国内外专家学者共同交流平台,助力各界人士对未来网络产业发展的思考和探索。论坛由北航未来通信与网络工作推进组主办。

北京大学博雅讲席教授、欧洲科学院院士、IEEE Fellow、中国计算机学会(CCF)普适计算专委会主任张大庆教授,在北航未来通信与网络论坛(FutureCom)第16期论坛上分享了题目为“迈向毫米级的WIFI/4G/5G 无线非接触感知:理论与应用”的主题报告。

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张大庆教授首先提到随着老龄化社会的到来,为预防突发情况的发生,对老人的生命体征、日常行为、生活起居等进行无时无刻地感知和追踪变得日益重要。运用无处不在的WIFI和4G/5G无线信号进行非侵扰、非接触人体行为感知提供了很好的解决思路,具有十分广泛的应用前景。


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随后,张教授介绍了利用WiFi、4G/5G等无线信号进行感知的优势并讲解了基于WiFi信号无线感知的基本原理,即在室内环境中,RF信号受到物理空间的约束,导致信号由多路径到达接收端。当人处在物理空间中,人会对RF信号的传播造成影响,通过将信号的变化与人的行为之间建立映射关系,实现人体行为的感知。


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随后,张教授指出WiFi感知应用研究现状及挑战:从2011年以来,国内外多家顶尖高校从事的关于WiFi CSI行为感知方面的研究都基于一个共同假设:人的行为模式与信号模式之间存在一一对应关系,然而在实际应用中,受设备的位置、人的位置以及动作幅度等环境因素的影响,这种映射关系并不固定,而且对于WiFi感知的理论基础和感知边界,学术界还没有很好的答案。为此张教授团队将用于光学的和通讯领域的菲涅尔区模型(Frensnel Zone Model)引入到无线非接触智能感知领域,在国际上首次提出了一个可以刻画收发设备位置、移动物体位置、速度与无线接收信号之间的关系模型,揭示了各种感知环境参数对无线信号时域特征与频域特征的影响,以及无限感知人体、物体活动的机理和感知极限,使之成为WIFI和4G/5G信号实现毫米级人体行为状态感知的主要理论基础。

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最后,张教授演示了基于WiFi信号在家居环境中的具体感知应用实例,包括呼吸心跳检测、手势识别、实时定位追踪等。他指出,基于菲涅尔模型所设计的无限感知通用技术使得多个感知应用从不可能变为可行,并在多个应用中达到国际最佳水准。本次论坛有超过400余位学术界、产业界人士在线收听,反响热烈,张大庆教授与多位老师、同学开展了交流探讨。


此次论坛由北航未来通信与网络工作推进组组长、深圳北航新兴产业技术研究院院长刘荣科教授主持。



(图文来源:北航未来通信与网络工作推进组





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