Wi-Fi Sensing技术应用探讨

受到环境和人类活动的影响，Wi-Fi信号在传输过程中存在衰落、阴影、多径等效应，通过测量发送信号和接收信号之间的线性变换关系，可以得到表征信道环境特征的通道状态信息CSI（Channel State Information）。Wi-Fi Sensing就是基于信号处理、特征分析、深度学习等技术，对CSI信息进行信号噪声过滤和特征提取，进而识别出环境中的人员活动状态、动作类型和活动规律等信息。

Wi-Fi Sensing系统的通用分析处理流程见图 1。

图1 Wi-Fi Sensing分析处理流程

Wi-Fi Sensing技术特点

相比于传统摄像头、红外等技术，Wi-Fi Sensing具有以下技术特点：

- 部署方便、投入低。当今社会大部分公共场所、家庭都已经部署了Wi-Fi网络，利用这些现成的Wi-Fi路由器和Wi-Fi终端设备即可以组成Wi-Fi Sensing网络。

- 被动式、非接触式、非侵入式监测。监测过程对被监测对象无感，更不会采集到语音、图像和视频等敏感信息，避免泄露个人隐私。

- 非视域监测。相比摄像头和红外传感器，Wi-Fi Sensing不受光线影响，2.4GHz和5GHz频段电磁波有较好的绕射特性，使其在局部环境内可以克服墙体对信号的阻挡，可以工作在无光、弱光，以及像卫生间这样不适宜安装摄像头的隐私敏感区域。

Wi-Fi Sensing应用

近年来，主流Wi-Fi芯片厂商逐渐推出了支持向上层应用实时输出CSI信息的芯片。国内外有Wi-Fi路由器厂商推出了具有CSI信息感知能力的路由器设备，同时有电信运营商部署了云端Wi-Fi Sensing服务，支持CSI流数据实时分析、活动规律统计和异常告警等功能。同时，IEEE 802.11bf工作组正在积极推进Wi-Fi Sensing的标准化工作，规范Wi-Fi网络中采集分发CSI信息的标准格式和流程。

由此可见，Wi-Fi Sensing技术落地应用目前已经具备了一定的基础，加上飞速发展的人工智能和大数据处理技术的助力，在这个通感一体化的时代，我们有望在今后的生活中看到更多集成了Wi-Fi Sensing技术的产品，应用在家庭安防、智慧养老、健康监护等方面，给人们生活带来便利。

- 家庭安防

利用家中无处不在的Wi-Fi信号，在不增加额外硬件成本的前提下，Wi-Fi Sensing系统可以准确判断出监测区域内是否有人在活动。当主人上班家里没人时，或者夜深人静熟睡时，可以开启家中路由器的Wi-Fi Sensing入侵检测功能，为家居安全保驾护航。

- 智慧养老

Wi-Fi Sensing在智慧养老方面，主要有两个典型应用落地场景：跌倒检测和活动规律分析。利用Wi-Fi Sensing跌倒检测能够及时检测到老人摔倒事件，并通报给子女和社区帮扶人员采取救助措施，避免悲剧的发生。基于Wi-Fi Sensing的活动分析能力，收集老人日常活动频率、活动轨迹、活动幅度、活动规律等数据，建立老人行为习惯模型，当老人行为突然发生改变时，进行异常预警，提前通知家人，排除健康隐患。

- 健康监护

采用802.11ad协议的毫米波Wi-Fi设备，具有很好的距离分辨率、方向分辨率和多普勒测速精度，为该类设备搭配专业的Wi-Fi Sensing算法，可以分析出人的心跳频率、呼吸频率，监测出人在睡眠中是否出现窒息现象；如果健康数据出现异常，就可以利用Wi-Fi网络实时上报结果，争取到宝贵的医疗救护时间。

常规医疗设备通常需要接触人体，并由专业医技人员来操作和分析检测结果，检测费用高昂。相比较而言，Wi-Fi Sensing健康监护设备可以实现全时段、被动式、非接触式检测，具有操作方便、廉价、实时、准确率高等特点，可以做为专业医疗设备的有益补充。

中兴通讯已经设计和训练出了能准确感知人员活动、判别人员摔倒的深度学习算法模型，正在和Wi-Fi芯片厂商一起测试验证Wi-Fi基带芯片的CSI采样性能，着手建立若干类动作相关的CSI样本库。与此同时，中兴通讯准备基于正在制定的802.11bf WLAN Sensing标准流程，结合市场和客户需求，定制具体应用场景，将算法和模型整合进商用Wi-Fi路由器设备或者云服务器中，为客户带来商业和社会价值。

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