自 1999 年推出以來，Wi-Fi 已經(jīng)無處不在。根據(jù) Wi-Fi Alliance 的數(shù)據(jù)，第 300 億臺(tái)設(shè)備于 2019 年出貨，僅比第一臺(tái)晚 20 年。毫不奇怪，Wi-Fi 現(xiàn)在無處不在，正在開發(fā)新的應(yīng)用程序以服務(wù)于所有細(xì)分市場(chǎng)的新用例，包括住宅、企業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)。Wi-Fi 技術(shù)的一項(xiàng)特別創(chuàng)新的應(yīng)用是運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，它可能不會(huì)立即顯現(xiàn)出來，但由于技術(shù)使用方式的發(fā)展而成為可能。

簡(jiǎn)單地說，Wi-Fi 無線電波信號(hào)的傳播特性現(xiàn)在可以用來檢測(cè)人的存在、運(yùn)動(dòng)和活動(dòng)。這可能包括人們進(jìn)入、離開或在一個(gè)定義的區(qū)域（如房間）內(nèi)移動(dòng)。使用 Wi-Fi 檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的能力正在引入一組新的用例和應(yīng)用程序，基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)創(chuàng)建新的服務(wù)類別和業(yè)務(wù)模型，在許多情況下，這些模型可以應(yīng)用于當(dāng)今存在 Wi-Fi 的任何地方。

運(yùn)動(dòng)檢測(cè)用例

基于 Wi-Fi 的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的一些引人注目的用例正在許多市場(chǎng)中出現(xiàn)，包括住宅、醫(yī)療保健和企業(yè)。

運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的 KPI

幾個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)對(duì)于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)至關(guān)重要，并且與基于 Wi-Fi 的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)相關(guān)。一些關(guān)鍵指標(biāo)是：

準(zhǔn)確性：能夠以高度的信心確定是否有人進(jìn)入或離開某個(gè)區(qū)域，同時(shí)最大限度地減少誤報(bào)。這使得在家中具有良好的 Wi-Fi 覆蓋更加重要，以避免可能無法檢測(cè)的死角。

精度：區(qū)分不同運(yùn)動(dòng)模式的能力，例如行走、跌倒或呼吸。

速度：檢測(cè)需要快速及時(shí)。任何安全操作都需要在幾秒鐘而不是幾分鐘內(nèi)被檢測(cè)到。

Wi-Fi 是基本的構(gòu)建模塊

雖然大多數(shù)形式的射頻 （RF） 技術(shù)領(lǐng)域中的干擾可用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)，但實(shí)施它通常需要專用硬件。相反，在大多數(shù)情況下，不需要額外的或?qū)ｉT的硬件來支持使用 Wi-Fi 的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。此外，Wi-Fi 的廣泛使用使其成為將運(yùn)動(dòng)檢測(cè)作為“頂級(jí)”服務(wù)實(shí)施的理想平臺(tái)。

Wi-Fi 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的工作原理是 2.4GHz 和 5GHz 射頻無線電波在其操作環(huán)境中傳播并對(duì)靜止和移動(dòng)物體做出反應(yīng)的方式。每條信號(hào)路徑在穿過介質(zhì)（或通道）時(shí)都表現(xiàn)出獨(dú)特的特征，隨著它被物體吸收或反射而略有變化。每個(gè)接收到 Wi-Fi 信號(hào)的設(shè)備都會(huì)向信號(hào)源提供反饋；接入點(diǎn) （AP）、路由器或網(wǎng)關(guān) （GW）。此反饋包含有關(guān)信道特性的信息，在無線通信中，這通常稱為信道狀態(tài)信息 （CSI），它包含允許發(fā)射器根據(jù)接收器“看到”的內(nèi)容優(yōu)化其操作的信息。

AP、路由器或 GW 分析 CSI 數(shù)據(jù)，以識(shí)別描述信道變化的模式。然后，更高級(jí)的算法可以確定報(bào)告的中斷是否是由有人進(jìn)入或在 Wi-Fi 區(qū)域內(nèi)移動(dòng)引起的。重要的是，RF 傳播延遲和角度也可以從這些信息中計(jì)算出來，這提供了精確定位物體（或人）位置的方法。在頻域中隨時(shí)間繪制的這個(gè) CSI 的可視化表示如圖所示1. 通過識(shí)別通道中的干擾來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)事件，如圖2所示。

圖 1. 跨頻率和時(shí)間的頻道信息

圖 2. 信道子載波中的運(yùn)動(dòng)事件

雖然 AP 或 GW 將在本地處理這些數(shù)據(jù)以優(yōu)化其自身的操作，但它也可以將 CSI 數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限授予可信的 3 rd方應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序?qū)⑹褂密浖惴▉碜R(shí)別移動(dòng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)解決方案的類型，這些算法可以在 AP/GW 本地運(yùn)行，也可以在云平臺(tái)上遠(yuǎn)程運(yùn)行。

高階 MIMO - 提高運(yùn)動(dòng)檢測(cè)性能

雖然它是通過軟件實(shí)現(xiàn)的，但 Wi-Fi 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)是由硬件啟用的。有幾個(gè)因素可以顯著提高運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的準(zhǔn)確性、精度和速度的 KPI，所有這些都依賴于底層硬件平臺(tái)提供的良好性能。

MIMO（多輸入多輸出）是一項(xiàng)經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù)，可顯著提高所有環(huán)境中的 Wi-Fi 性能、覆蓋范圍和可用帶寬。借助 MIMO，多天線 GW 或 AP 通過多個(gè)流向客戶端設(shè)備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)和信道信息。

由于任何環(huán)境的反射和折射特性，發(fā)射的無線電波會(huì)在墻壁、物體和人身上反彈，從而產(chǎn)生多路徑傳輸，如圖 3 所示。MIMO 利用多路徑，可提高范圍、覆蓋范圍和速度。為了說明這是如何在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)的，請(qǐng)考慮 Quantenna 的高階 8 流 MIMO 設(shè)備，它的速度比 4 流設(shè)備提高了 2 倍以上。MIMO 也是波束賦形的基礎(chǔ)，波束賦形是一種通過將射頻能量集中到客戶端從而提高范圍和性能來提高無線電性能的技術(shù)。波束成形進(jìn)一步提高了可以實(shí)現(xiàn)的范圍，這在這種情況下至關(guān)重要，因?yàn)槿绻麤]有足夠的 Wi-Fi 覆蓋范圍，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)就無效。由于芯片組產(chǎn)生更詳細(xì)的 CSI 數(shù)據(jù)，基于 Quantenna 芯片組的高階 MIMO 還可以更深入地了解多路徑環(huán)境。結(jié)果是更好的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)性能。

圖 3. 使用 MIMO 的多路徑傳輸示意圖

在實(shí)踐中，信道信息由 Wi-Fi 芯片組從射頻能量轉(zhuǎn)換為數(shù)字比特，以供后續(xù)處理。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)軟件使用和可用的位數(shù)越多，分辨率就越高。與 8 位相比，具有 16 位甚至 12 位 CSI 數(shù)據(jù)的芯片組將產(chǎn)生更高的運(yùn)動(dòng)精度。此外，更高的信道帶寬將提高準(zhǔn)確性。因此，Wi-Fi 5 和 Wi-Fi 6 標(biāo)準(zhǔn)支持的帶寬不僅提高了 Wi-Fi 吞吐量，還提高了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)精度。例如，只需將 Wi-Fi 信道帶寬從 40MHz 提高一倍至 80MHz，即可將運(yùn)動(dòng)定位精度提高 40%。

運(yùn)動(dòng)中的人工智能

越來越多的 AP/GW 制造商現(xiàn)在正在提供基于 Quantenna 在開發(fā) MIMO 和多用戶 MIMO （MU-MIMO） 芯片組方面的專業(yè)知識(shí)的高級(jí)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)服務(wù)。雖然基于 Wi-Fi 的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的基本前提很簡(jiǎn)單，但提供使其實(shí)用所需的準(zhǔn)確性、精度和速度是少數(shù)芯片組制造商能夠解決的挑戰(zhàn)。人工智能 （AI） 的應(yīng)用正在增加更高級(jí)別的分析，從而實(shí)現(xiàn)更多細(xì)節(jié)和更高的可靠性。

越來越多的合作伙伴與 Quantenna 合作表明，檢測(cè)射頻能量中的干擾現(xiàn)在是一種經(jīng)過驗(yàn)證且有效的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方法。獲取豐富的 CSI 數(shù)據(jù) Quantenna 的技術(shù)使 MIMO 和 AI 以令人興奮的新方式結(jié)合在一起。

Wi-Fi 不斷發(fā)展，不再只是一種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。Wi-Fi 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)已成為一種實(shí)用且具有成本效益的技術(shù)，可滿足住宅安全、醫(yī)療保健和企業(yè)應(yīng)用的實(shí)際需求。隨著 Wi-Fi 性能隨著 MIMO、波束成形和高帶寬操作等技術(shù)的不斷提高，Wi-Fi 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)性能也會(huì)受益。

審核編輯：郭婷