無(wú)需語(yǔ)音指令，智能家居就能感知你的需求并主動(dòng)服務(wù)——這一科幻場(chǎng)景正走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算團(tuán)隊(duì)近日在無(wú)線(xiàn)感知領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，他們利用家庭Wi-Fi信號(hào)的微小變化，開(kāi)發(fā)出可精準(zhǔn)識(shí)別人體活動(dòng)的新型技術(shù)，讓無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化身“隱形管家”，相關(guān)成果已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊IMWUT。

傳統(tǒng)智能家居依賴(lài)用戶(hù)主動(dòng)下達(dá)指令或依賴(lài)特定傳感器，難以持續(xù)感知用戶(hù)動(dòng)態(tài)需求。研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，通過(guò)分析Wi-Fi信號(hào)因人體活動(dòng)產(chǎn)生的相位、振幅等參數(shù)變化，構(gòu)建出可識(shí)別位置、姿態(tài)與行為的感知系統(tǒng)。該技術(shù)無(wú)需用戶(hù)佩戴任何設(shè)備，僅需通過(guò)家庭現(xiàn)有路由器即可實(shí)現(xiàn)全屋覆蓋。

實(shí)驗(yàn)室技術(shù)向真實(shí)場(chǎng)景轉(zhuǎn)化面臨兩大挑戰(zhàn)：設(shè)備部署復(fù)雜與感知精度不足。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地將掃地機(jī)器人改造為“環(huán)境測(cè)繪師”，在其常規(guī)清掃過(guò)程中同步構(gòu)建家庭三維空間模型與Wi-Fi信號(hào)分布圖。通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)能以10厘米精度自動(dòng)定位路由器、智能音箱等設(shè)備位置，用戶(hù)僅需啟動(dòng)機(jī)器人完成一次全屋清掃即可完成系統(tǒng)初始化。

針對(duì)復(fù)雜家居環(huán)境中的信號(hào)干擾問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)摒棄傳統(tǒng)理想化傳播模型，首次建立適應(yīng)真實(shí)場(chǎng)景的信號(hào)衰減預(yù)測(cè)模型。該模型通過(guò)分析家具布局、墻體材質(zhì)等因素對(duì)信號(hào)傳播的影響，將感知誤差控制在5厘米以?xún)?nèi)，即使在多隔斷、多障礙物的戶(hù)型中仍能保持穩(wěn)定性能。

技術(shù)驗(yàn)證顯示，系統(tǒng)可準(zhǔn)確識(shí)別跌倒、久坐等異常行為，識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)98.7%。當(dāng)檢測(cè)到老人長(zhǎng)時(shí)間靜止時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)警報(bào)并通知緊急聯(lián)系人；感知到用戶(hù)靠近廚房時(shí)，智能烤箱可提前預(yù)熱至預(yù)設(shè)溫度。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，這項(xiàng)技術(shù)突破為無(wú)線(xiàn)感知大規(guī)模民用化掃清了關(guān)鍵障礙，未來(lái)有望應(yīng)用于養(yǎng)老監(jiān)護(hù)、健康管理等領(lǐng)域。

該研究由計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院與網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院聯(lián)合完成，博士生譚人瑞、孟暄棋在導(dǎo)師指導(dǎo)下構(gòu)建了核心算法框架。團(tuán)隊(duì)已申請(qǐng)多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，并與多家家電企業(yè)開(kāi)展技術(shù)對(duì)接，預(yù)計(jì)三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化應(yīng)用。這項(xiàng)突破標(biāo)志著我國(guó)在無(wú)線(xiàn)感知領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，為智能家居產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。