Part 01 Wi-Fi感知的原理  

Wi-Fi感知是一種使用Wi-Fi信號來檢測給定環境中物體和人的存在、位置和運動的技術。通過分析Wi-Fi信號的反射和衰減，Wi-Fi感知算法可以確定物體和人的位置、存在和運動，甚至可以穿透牆壁和其他障礙物。要了解Wi-Fi感知的原理，得先了解什麼是CSI。

當無線信號在發射器和接收器之間傳播時，會被視線路徑上的物體阻擋、反射，導致信號發生變化，包括幅度衰減和相位偏差。通信系統需要根據這種變化來對系統參數進行調整，進而保證有效可靠的數據傳輸，因此就有了CSI。

CSI(Channel State Information)，信道狀態信息，是一種表徵信道變化的參數。其通過對每個子載波信道的頻率響應進行採樣，來表示信道的幅值和相位信息，一般可表示為：

其中，表示無線信號傳輸的第條路徑（由於無線信號傳輸有多徑效應，所以傳輸路徑不止一條），和表示時刻在第條路徑上的信號衰減和時延，表示載波頻率。CSI的幅度和相位收到無線發射器和接收器的位移、環境中物體的擺放、和人員活動的影響。所以當我們測量得到了CSI數據，就可以利用對無線系統建模或者機器學習的方法，來推斷出環境的變化和人體的活動，包括人員活動強度、類型、人員位置等信息。

Part 02 Wi-Fi感知的應用  

Wi-Fi感知可以探測到人員的移動和行為，具有廣泛的潛在應用，包括：

① 室內導航：在大型建築、機場、購物中心和其他公共空間中，通過Wi-Fi感知，用戶可以接收基於位置的實時信息和方向，這可以幫助他們更輕鬆有效地在環境中導航。

② 智能家居自動化： Wi-Fi感知可使家庭更智能、更高效。例如，Wi-Fi感知可用於在房間無人時自動關燈，或根據人的存在來調節溫度。

③ 健康监测：Wi-Fi感知可用于监测老年人和残疾人的健康和安全。例如，Wi-Fi感知可用于跟踪老年人的活动状态，及时检测出异常行为（如跌倒）并报警。

④ 安防：Wi-Fi感知可用于家庭和公共空间的安全防护，如家中无人时，可以利用Wi-Fi感知对家庭区域进行检测，当检测到有人侵入时可报警。

⑤ 零售分析：Wi-Fi感知器可以为商店提供有关消费者行为和偏好的数据。例如，可以用Wi-Fi感知来跟踪购物者的移动和活动，并确定商店的哪些区域最受欢迎，这可以帮助零售商优化运营，改善顾客的购物体验。

在2022年中国移动智慧家庭中心就基于Wi-Fi感知的能力推出了敬老宽带服务，利用Wi-Fi智能感知产品和中国移动宽带组网产品的融合，形成了一套完整的居家安全宽带网络解决方案，能有效地探测家中老年人的活动状态，对老年人的长时间不活动、生活习惯异常等情况进行持续监测，并能够及时告知家人，保障独居老人的安全。

Part 03 Wi-Fi感知的优势 

目前传感手段众多，Wi-Fi感知有着其独特的好处。以上述敬老宽带服务为例，其优势主要体现在以下两点：

• 隐私保护：不同于摄像头等光学传感器利用图像和视频对人体活动进行探测的方式，Wi-Fi感知利用Wi-Fi设备间的信道状态信息进行感知，不采集图像，不存在侵犯隐私的风险，因此可以用在一些比较敏感的场景，如浴室、卧室等。
• 成本较低：对于同样具有隐私保护特性的毫米波雷达、红外热成像等人体活动探测手段，都需要集成专用的探测器件，设备价格昂贵，一般都在千元左右；但Wi-Fi感知设备其利用两个Wi-Fi设备间（一般为STA和AP）的信道状态进行感知，无需专用探测设备，成本更低，更有利于大规模部署。

Part 04 Wi-Fi感知的挑战 

尽管Wi-Fi感知有很多好处，但要实现其全部潜力，还需要解决一些挑战，主要包括：

• 干扰：Wi-Fi感知信号会受到其他Wi-Fi网络以及其他电磁干扰源的干扰。这可能会影响Wi-Fi感知的准确性和可靠性；
• 场景复杂性：不论是家庭还是公共区域，都是非常复杂的场景，其环境布置、人员活动的类型、强度等都可能有较大的变化，所以如何能让Wi-Fi感知适用于大部分场景，也是需要努力的方向。

Part 05  结语 

总体而言，虽然目前Wi-Fi感知需要克服一些挑战，如干扰、复杂性等，但我们能看到在学术界越来越多的研究团队开始在Wi-Fi感知领域进行研究，产业界各个厂商也开始为Wi-Fi感知开始布局，IEEE也将在2024年发布针对Wi-Fi感知的新标准。所以我们仍然可以相信Wi-Fi感知是一项很有前途的技术，它很有可能改变人们与环境互动的方式。