国内会议总结无线感知前沿技术论坛分享三
国内会议总结：无线感知前沿技术论坛分享（三）
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主题：
无线感知： 从菲涅尔区模型到CSI模型
主讲 ：张大庆
一、无线感知：从菲涅尔区模型到CSI商模型
1、背景 ：
- 2030年60岁老年人口比例比例达到23.29%
- 老年人健康问题：心血管疾病、中风、老年痴呆、帕金森综合征
- 共性需求：行为姿态、跌到、步态、心率、呼吸、体动、体温、
2. 解决之道 ：长期持续的感知
- 监测生命体征：呼吸心跳
- 识别日常行为：跌到、步态、外人入侵
- 定位和跟踪
二、基于WiFi或者4G、5G信号感知
1、优势：
信号无处不在、现存设施很多、无需穿戴、隐私担忧很低
2、无线感知原理:
信号的传输受到空间物理的阻碍，造成多路径的反射
通过信号的变化与人的行为建立映射关系
3、无线感知的困扰：
设备位置、人的位置、动作幅度、环境变了，映射关系就变了
4、两个重要问题：
WiFi的感知基础是什么？
WiFi的感知边界在哪里？
5、无线感知研究目标：
提出一套通用的无线感知模型、理论和技术
感知的机理和感知极限
在室内构建一套实时、连续监测、识别系统
三、Fresnel Zone模型：WiFi无线非接触感知的一个新的新理论基础
1、模型简介 ：
将无线信号的传输路径长度分为1-6个区，每个区的路径波长相差半米波长。
2、移动的物体影响信号的接收 ：
3、 物体沿着不同的轨迹走 ，会穿过不同数量的Fresnel Zone，振幅上产生相应数量的波峰/波谷
4、物体穿越FZ的速率 （单位时间穿越的菲涅尔区数量）决定信号的周期与频率
5、 特质：
6. 菲涅尔区模型性质推论小结：
不同位置，不同方向，同一个行为，信号变化模式不一样
不同位置、不同行为、信号变化模式可能一样
少量采样的机器学习，无法实现稳定的行为识别
7. 人体呼吸引起的信号变化是sine周期的一个片段
8. WiFi感知极限：
路径长度变化与向量旋转角度满足下面的公式
9. 如何解决呼吸检测盲区、检测距离太近的问题？
（1）用CSI商模型提高信噪比、构建正交基信号
（2）WiFi CSI噪声问题：
WiFi设备本身的噪声(PAU)
WiFi设备的CSI相位包含随机位移的偏移（CFO,SFO,PDD）
商用的WiFi设备获得CSI的相位和振幅不再正交互补
（3）CSI商模型：它可以恢复正交性，同时消除大部分CSI噪音
（4）CSI如何消除噪音？
（5）CSI商的数学形式
（6）CSI商的感知性质
10、感知实例
- 用CSI商感知手指移动轨迹
- 用CSI商感知远距离呼吸（结合正交的振幅、相位）
- 智慧家居：跌到检测、行走方向、行走跟踪、室内定位、手指写字追踪、呼吸监测
四、结论
