【无线通信】什么是Wi-Fi多普勒成像及其功能与应用
这个世界连接得越来越紧密，也越来越智能。
Wi-Fi多普勒成像通过Wi-Fi网络提供成像技术，将网络能力提升到了一个新的水平。
我们来了解什么是Wi-Fi多普勒成像，它如何工作以及它的用途。
Wi-Fi多普勒成像（DI）重塑Wi-Fi能力
人工智能与连接性，是现代世界越来越依赖的两大主要技术趋势。
随着机器学习算法的广泛应用，以及越来越多的设备连接到这种智能（即物联网），对家庭或办公场所感知能力的需求也越来越迫切。这种感知能力用于为AI层提供输入，以更好地支持消费者和企业。
Wi-Fi多普勒成像是一种使用Wi-Fi信号生成成像数据的技术，这些数据可以被解释，以洞察给定环境中人和物体的移动。
无论是在住宅区还是商业建筑中，具备及时识别和响应事件的能力是相关者首要关注的问题。要捕获数据以监测给定环境中发生的情况，先进的传感器至关重要。当然，在特定空间内安装多个摄像头也是一种选择。但摄像头有其局限性，它需要光，需要另外安装，并且常被认为是对隐私的侵犯。
借助Wi-Fi多普勒成像技术，屋主和企业可以检测到人、宠物和物体的移动，无需在Wi-Fi AP上安装任何其他设备，即可实现安全和安保、能源管理、娱乐分析、医疗应用等目的。
什么是Wi-Fi多普勒成像？
Wi-Fi多普勒成像是一种新的范例，它突破了Wi-Fi的界限，并重塑了其能力。
Celeno公司的Wi-Fi多普勒成像技术为业界首创。它利用Wi-Fi硬件生成多普勒雷达图像来追踪对象并描绘其行为。它可以检测并追踪人、宠物和物体的移动和位置。
移动物体产生的多普勒特征由机器学习分类器进行分析，这些分类器可以定位、监测和评估物体的行为以及场景本身。这种技术增强了事件的语境解释，可实现的应用存在无限可能。
Wi-Fi多普勒成像技术消除了在家庭环境和商业建筑中安装多个摄像头或传感器的需求，避免了在每次出现新技术时，消费者都必须为下一代小工具和基础设施进行投资的麻烦。同时，它还保护了消费者隐私。
什么是多普勒效应？
多普勒效应（或多普勒频移）是观测者相对于波源移动而产生的波的频率或波长的变化。
什么是微多普勒？
微多普勒是指物体除了整体运动之外，还存在的微动动力学。微动动力学通常存在于四肢和关节以不同速度和方向运动的生物。例如：一个人走路时，身体的不同部位移动不同，每个身体部位都会产生独特的多普勒频移。汽车、机器人和机器等物体也具有微动动力学，其特征是运动或附加运动部件的振动。
什么是多普勒频谱图？
多普勒频谱图表示移动物体随时间产生的多普勒频率范围。它是分析物体运动和行为的基本工具。不同类型的运动会产生不同的频谱图。
基于多普勒成像的运动分类
基于机器学习和AI技术，运动可以根据其多普勒特征进行分类。
多普勒频谱图与常见的人体动作高度相关，例如跌倒、行走、弯腰、坐下、站立等。
通过追踪运动对象的频谱图，信息被馈送到多个预训练后的分类器，这些分类器将运动标记为常见的人体动作。反过来，它又加强了语境，可以帮助应用在观测到的场景上演绎并推动更佳的动作和洞察力。
Wi-Fi多普勒成像具有哪些功能？
追踪目标
Wi-Fi多普勒成像技术能够使屋主和企业检测其环境中移动的目标，并确定其位置。
量化目标
Wi-Fi多普勒成像技术可以同时追踪多个目标，并识别特定空间中的人数。
标识目标
通过分析常见人体运动频谱图，Wi-Fi多普勒成像技术可以将目标分类为成人、儿童、宠物和物体。
检测呼吸
Wi-Fi多普勒成像技术是老年人护理设施的理想选择，它不仅可以检测还可以测量人的呼吸频率。这项技术非常适合为极受欢迎的老年人独居服务提供支持。
对常见身体运动进行分类
Wi-Fi多普勒成像技术可以区分不同的身体运动，并根据所执行的动作将其分类。例如，它可以确定一个人何时坐下、躺下、站立，或检测是否跌倒。
识别手势
Wi-Fi多普勒成像技术使Wi-Fi路由器能够在特定环境中识别和分类手势。
Wi-Fi多普勒成像具有哪些特性？
结合成像技术与WI-FI网络
采用相同的硬件和射频资源，突破性地将Wi-Fi网络功能和成像技术结合在一起。
利用5GHZ WI-FI频谱和WI-FI射频特性
经认证的Wi-Fi设备可进行高分辨率追踪和分类，无需对新设备进行认证或引入新的射频频谱。
室内应用的最佳选择-可穿透墙壁
通过Wi-Fi技术进行操作，其成像功能可以穿透墙壁检测移动，并识别物体。在给定环境中，无需“看到”即可追踪和识别物体的运动
室内应用的最佳选择-轻松滤除杂波
多普勒成像技术可以轻松滤除墙壁、家具和其他室内环境常见的静态物体返回的杂波
运动分类的最佳选择
能够追踪移动物体的多普勒频谱图是对人类行为进行分类的最佳工具，它可以表征物体的运动和姿势，将语境添加到观测到的场景中，实现更智能的应用。
只需单个设备
利用多个天线测量单个硬件设备到物体的角方向，无需安装多个设备就可以精确追踪物体的位置。
Wi-Fi多普勒成像演示
该视频演示了Wi-Fi多普勒成像技术所提供的功能。我们在摄像头的视线范围内设置了一个带四个天线的Wi-Fi接入点。
视频左侧的追踪GUI上显示了目标检测和位置追踪的过程。此外，该技术还可以分析复杂的人体运动，并对人体姿势进行分类。右侧小图即展示出多普勒频谱图的捕获位置，并显示了分类器的输出。
Wi-Fi多普勒成像应用
居家养老和辅助生活
Wi-Fi多普勒成像技术的智能功能可以帮助实现老年人的居家养老，并使家庭成员安心。成像技术是老年护理管理的理想技术，它能够在室内发生异常活动时提醒家人或看护者。最重要的是，借助机器学习功能，系统还可以预测老人健康状况的恶化和睡眠障碍等。
Celeno公司的Wi-Fi多普勒成像技术可以监测人入睡时的呼吸频率，当呼吸频率发生变化时可以通知家人和看护者。另外，老年人不像年轻时那样敏捷和灵活，很容易跌倒或滑倒，该系统可以在检测到此类紧急状况时警示相关人员，让他们能够及时有效地做出响应。
最重要的是，这种低接触技术可以成为标准Wi-Fi网络的组成部分，它无需任何可穿戴设备，不会侵犯隐私，即可实现洞察。
家庭安保
Wi-Fi多普勒成像技术可增强家庭安保。该技术可以实现运动检测这类入门级的安心应用，还可以通过区分宠物与人这种额外的智能来增强功能，甚至可以通过过滤相邻公寓的移动来增加地理围栏。当家庭成员在家中时，通过应用智能分区功能将夜间的入侵检测限制在房屋周边，从而构建出一个更全面的系统。
相比目前基于PIR传感器的标准家庭安保技术，Wi-Fi多普勒成像技术省去了很多麻烦，因为它不需要专业安装，也无需日常更换电池。
家庭-电视分析
深入了解家庭娱乐消费习惯将有助于增强用户体验，并根据消费者的兴趣定制内容。
Wi-Fi多普勒成像可以确定是否有人坐在电视机前。另外，它还可以识别是父母还是孩子在观看电视。当人离开房间时，系统可以自动暂停DVR并降低分辨率来节省带宽消耗，并关闭机顶盒以满足宽带设备的功耗要求。如果房间里只有一个人，系统还可以确定观看者是儿童还是成人，从而策划适合相应年龄段的内容。
企业与智能建筑
Celeno公司意识到，在商业环境中广泛部署具有成像功能的Wi-Fi设备具有极大的潜力。成像技术扩展了Wi-Fi技术的功能范围，而且还无需安装额外的设备。
Wi-Fi多普勒成像技术使组织机构可以利用地理围栏设置安防和安全区域。它可以识别在紧急情况下仍在建筑物内的人员，尤其是在没有安装摄像头的区域（例如洗手间）。该技术还可以确定公共区域中的人数，从而使机构能够优化其房产利用率。
家庭和企业的能源管理
人们对能源效率的提高越来越重视。标准的能源管理系统通常需要安装多个设备，以使屋主或建筑物管理者追踪能源的消耗。
基于Wi-Fi的成像技术可以追踪人员所在位置，优化智能照明、恒温器、HVAC和供暖系统的运行，从而更好地节约能源。
工业4.0和数字工厂
Wi-Fi多普勒成像技术可以实现向数字工厂和互联工厂的演进，并支持信息技术（IT）和运营技术（OT）的融合。该技术可以支持工厂中的Wi-Fi连接和各种成像任务。它可以帮助追踪人员、机械装置和机器人的位置，帮助维持安全的工作条件，并消除潜在的危险情况。例如，在紧急情况下，当需要快速将人员从建筑物中疏散时，它可以帮助识别仍在建筑物中的人员位置。
