Folkemængde tæller gennem vægge, med WiFi

Forskere i UC Santa Barbara -professor Yasamin Mostofis laboratorium har givet den første demonstration af mængden, der tæller gennem vægge, ved hjælp af kun daglig kommunikationssignaler som WiFi. Teknikken, som kun kræver en trådløs sender og modtager uden for interesseområdet, kunne have en række forskellige applikationer, herunder smart energistyring, detailplanlægning og sikkerhed.

"Vores foreslåede tilgang gør det muligt at estimere antallet af mennesker inde i et værelse udefra, "sagde Mostofi, professor i el- og computerteknik ved UC Santa Barbara. "Denne fremgangsmåde anvender kun WiFi RSSI -målinger og er ikke afhængig af, at folk bærer en enhed."

Den foreslåede metode og eksperimentelle resultater blev præsenteret på 2018 IEEE 2018 15. årlige IEEE internationale konference om sensing, Meddelelse, og netværk (SECON)

I teamets eksperimenter, en WiFi -sender og en WiFi -modtager er bag vægge, uden for et værelse, hvor en række mennesker er til stede. Værelset kan blive meget overfyldt med hele 20 mennesker, der zigzager mod hinanden. Senderen sender et trådløst signal, hvis modtagne signalstyrke (RSSI) måles af modtageren. Ved kun at bruge sådanne modtagne signaleffektmålinger, modtageren anslår, hvor mange mennesker der er inde i rummet - et skøn, der nøje matcher det faktiske antal. Det er bemærkelsesværdigt, at forskerne ikke foretager forudgående målinger eller kalibrering inden for interesseområdet; deres fremgangsmåde har kun en meget kort kalibreringsfase, der ikke behøver at foretages i det samme område.

Denne udvikling bygger på tidligere arbejde i Mostofi Lab, som har været banebrydende til sansning med hverdagens radiofrekvenssignaler såsom WiFi, med flere publikationer på dette område siden 2009. F.eks. deres papir fra 2015 viste mængden tæller uden at stole på, at folk skulle bære en enhed, men med senderen og modtageren i samme område som folket.

"Imidlertid, at gøre det muligt at tælle mængder gennem væggen er betydeligt mere udfordrende på grund af væggenes høje dæmpning, "sagde Mostofi. Hendes laboratoriums succes i dette forsøg skyldes den nye foreslåede metode, de udviklede.

Nøglen til denne teknologi er, at menneskelig tilstedeværelse og bevægelse kan resultere i betydelige fald - tænkt i dette projekt som "begivenheder" - i den modtagne signalstyrke.

"Overvej hændelsessekvensen, der svarer til forekomsten af ​​betydelige signalfald, "Mostofi sagde." En inter-event-tid er derefter tiden mellem to på hinanden følgende begivenheder. "Forskernes tilgang til at muliggøre tælling gennem væggen er baseret på matematisk karakterisering af informationsindholdet i de modtagne signalinterevent-tider, og relaterer det til det samlede antal beboere.

"Vi har observeret, at selvom signalstørrelsen kan svækkes kraftigt gennem vægge, mellemhændelsestiderne, der svarer til begivenhederne med betydelige signalfald, er mere robuste over for vægdæmpninger, "Sagde Saandeep Depatla, den ledende ph.d. studerende på dette projekt. Dermed, forskernes tilgang er baseret på at udnytte disse inter-event tider.

Mere specifikt, ved at modellere hændelsessekvensen, der svarer til de signifikante signalfald som en proces af fornyelsestype, forskerne har brugt matematiske værktøjer fra fornyelsesproceslitteratur, et teoretisk felt, der har fundet anvendelser inden for områder som pålidelighed og risikoanalyse. Efter en lang udledning, forskerne var i stand til matematisk at modellere statistikkerne over mellemhændelsestiderne og eksplicit relatere dem til det samlede antal beboere i området.

Mostofi Lab har grundigt testet deres nye teknologi, forskellige steder, med forskellige vægegenskaber og med flere forskellige mennesker - op til og med 20. De viste en tællingsnøjagtighed på 2 personer eller mindre 100 procent af tiden med kun et WiFi -link. Det er yderligere bemærkelsesværdigt, at deres setup udelukkende består af WiFi-transceivere på hylden.