使用Wi-Fi移动侦测的家庭安全和医疗保健

自1999年推出以来，Wi-Fi已经无处不在。根据Wi-Fi联盟的数据，第300亿台设备于2019年出货，距离第一台设备仅20年。毫不奇怪，Wi-Fi现在无处不在，正在开发新的应用程序，以服务于包括住宅，企业和物联网在内的所有细分市场的新用例。Wi-Fi技术的一个特别创新的应用是运动检测，由于该技术使用方式的发展，它可能不会立即显现出来，但由于该技术使用方式的发展而成为可能。

简而言之，Wi-Fi无线电波信号的传播特性现在可用于检测人的存在，运动和活动。这可能包括人员进入、退出或在定义的区域（如房间）内移动。使用Wi-Fi检测运动的能力正在引入一组新的用例和应用程序，基于运动检测创建新的服务和商业模式类别，在许多情况下，可以应用于当今存在Wi-Fi的任何地方。

移动侦测用例

基于Wi-Fi的运动检测的一些引人注目的用例正在许多市场出现，包括住宅、医疗保健和企业。

应用使用案例

住宅家庭安全 - 入侵警报

自动检测清洁或家庭维修人员何时到达和离开

保健检测家庭护理人员何时到达或老年人是否长时间保持文具。

智能家居和建筑基于运动的暖通空调和照明控制

运动检测的关键绩效指标

几个关键性能指标对于运动检测至关重要，并且与基于 Wi-Fi 的运动检测同样相关。一些关键指标是：

准确性：能够以高置信度确定人员进入或离开某个区域的存在，同时最大限度地减少误报。这使得在家中拥有良好的Wi-Fi覆盖更加重要，以避免可能无法检测的死角。

精度：区分不同运动模式的能力，例如行走、跌倒或呼吸。

速度：检测需要快速及时。任何安全措施都需要在几秒钟内检测到，而不是几分钟。

Wi-Fi 是基本构建块

虽然大多数形式的射频（RF）技术领域的干扰可用于检测运动，但实现它通常需要专用硬件。相反，在大多数情况下，不需要额外或专门的硬件来支持使用 Wi-Fi 的运动检测。此外，Wi-Fi的广泛使用使其成为将运动检测作为“顶级”服务实施的理想平台。

Wi-Fi 运动检测的工作原理是 2.4GHz 和 5GHz 射频无线电波在其工作环境中传播和对静止和移动物体做出反应的方式。每个信号路径在通过介质（或通道）时都表现出独特的特征，当它被物体吸收或反射时会略有变化。每个接收 Wi-Fi 信号的设备都会向信号源提供反馈;接入点 （AP）、路由器或网关 （GW）。该反馈包含有关信道特性的信息，在无线通信中，这通常称为信道状态信息（CSI），它包含允许发射器根据接收器“看到”的内容优化其操作的信息。

AP、路由器或 GW 分析 CSI 数据，以识别描述信道变化的模式。然后，更高级的算法可以确定报告的中断是否由某人进入或在Wi-Fi区域内移动引起的。重要的是，还可以根据此信息计算RF传播延迟和角度，这提供了精确定位物体（或人）位置的方法。该CSI的可视化表示，随时间变化的频域图，如图1所示。通过识别通道中的干扰来检测运动事件，如图2所示。

图1.跨频率和时间的频道信息

图2.信道副载波中的运动事件

虽然 AP 或 GW 将在本地处理此数据以优化其自身的操作，但它也可以向受信任的 3 授予对 CSI 数据的访问权限RD派对应用程序将使用软件算法来识别运动。根据运动检测解决方案的类型，这些算法可以在 AP/GW 上本地运行，也可以在云平台上远程运行。

高阶 MIMO - 提高运动检测性能

虽然它是通过软件实现的，但Wi-Fi运动检测是由硬件启用的。有几个因素可以显著提高运动检测的准确性、精度和速度的 KPI，所有这些都依赖于底层硬件平台提供的良好性能。

MIMO（多输入多输出）是一种经过验证的技术，可显著提高所有环境中的 Wi-Fi 性能、覆盖范围和可用带宽。借助 MIMO，多天线 GW 或 AP 通过多个流向客户端设备发送和接收数据和信道信息。

由于任何环境的反射和折射特性，发射的无线电波会从墙壁、物体和人身上反弹，从而产生多路径传输，如图3所示。为了说明在实践中如何实现这一点，请考虑Quantenna的高阶8流MIMO器件，其速度比4流器件提高了2倍以上。MIMO 也是波束成形的基础，波束成形是一种用于通过将射频能量聚焦到客户端来提高无线电性能的技术，从而改善范围和性能。波束成形进一步提高了可以实现的范围，这在这种情况下至关重要，因为如果没有足够的Wi-Fi覆盖，运动检测就无效。基于Quantenna芯片组的高阶MIMO还可以提供对多路径环境的更深入的见解，这要归功于芯片组产生的更详细的CSI数据。结果是更好的运动检测性能。

图3.使用 MIMO 的多路径传输表示

实际上，信道信息由Wi-Fi芯片组从RF能量转换为数字位，以进行后续处理。运动检测软件使用和可用的位数越多，分辨率就越高。与 8 位相比，具有 16 位甚至 12 位 CSI 数据的芯片组将带来更高的运动精度。此外，更高的通道带宽将提高精度。因此，Wi-Fi 5 和 Wi-Fi 6 标准支持的带宽不仅提高了 Wi-Fi 吞吐量，还提高了运动检测精度。例如，只需将Wi-Fi信道带宽从40MHz加倍到80MHz，就可以将运动定位精度提高40%。

运动中的人工智能

越来越多的AP/GW制造商现在正在提供基于Quantenna在开发MIMO和多用户MIMO（MU-MIMO）芯片组方面的专业知识的高级运动检测服务。虽然基于 Wi-Fi 的运动检测的基本前提很简单，但提供使其实用所需的准确性、精度和速度是很少有芯片组制造商能够解决的挑战。人工智能 （AI） 的应用增加了更高水平的分析，从而实现了更详细的信息，甚至更高的可靠性。

检测射频能量中的干扰现在是一种经过验证的有效运动检测方法，越来越多的合作伙伴与Quantenna合作就证明了这一点。Quantenna的技术能够访问丰富的CSI数据，以令人兴奋的新方式将MIMO和AI结合在一起。

Wi-Fi不断发展，不再只是一种无线网络技术。Wi-Fi 移动侦测已成为一种实用、经济高效的技术，可满足住宅安全、医疗保健和企业应用的实际需求。随着 MIMO、波束成形和高带宽操作等技术的不断提高，Wi-Fi 运动检测性能也随之而来。

审核编辑：郭婷