Forskare vid UC Santa Barbara professor Yasamin Mostofis labb har gett den första demonstrationen av publikräkning genom väggar med enbart vardagliga kommunikationssignaler som WiFi. Tekniken, som endast kräver en trådlös sändare och mottagare utanför intresseområdet, kan ha en mängd olika tillämpningar, inklusive smart energihantering, detaljhandelsplanering och säkerhet.
"Vårt föreslagna tillvägagångssätt gör det möjligt att uppskatta antalet personer i ett rum utifrån, sa Mostofi, professor i el- och datateknik vid UC Santa Barbara. "Det här tillvägagångssättet använder endast WiFi RSSI-mätningar och förlitar sig inte på att människor bär en enhet."
Den föreslagna metoden och experimentella resultat presenterades vid 2018 IEEE 2018 15th Annual IEEE International Conference on Sensing, Kommunikation, och nätverk (SECON)
I teamets experiment, en WiFi-sändare och en WiFi-mottagare finns bakom väggar, utanför ett rum där ett antal personer vistas. Rummet kan bli väldigt trångt med så många som 20 personer som sicksackar varandra. Sändaren skickar en trådlös signal vars mottagna signalstyrka (RSSI) mäts av mottagaren. Genom att endast använda sådana mottagna signaleffektmätningar, mottagaren uppskattar hur många personer som är inne i rummet – en uppskattning som stämmer överens med det faktiska antalet. Det är anmärkningsvärt att forskarna inte gör några tidigare mätningar eller kalibreringar inom området av intresse; deras tillvägagångssätt har bara en mycket kort kalibreringsfas som inte behöver göras i samma område.
Denna utveckling bygger på tidigare arbete i Mostofi Lab, som har banat väg för avkänning med vardagliga radiofrekvenssignaler som WiFi, med flera publikationer inom detta område sedan 2009. T.ex. deras tidning från 2015 visade publikräkning utan att förlita sig på att folk skulle bära en enhet, men med sändaren och mottagaren i samma område som människorna.
"Dock, Att möjliggöra publikräkning genom väggar är betydligt mer utmanande på grund av den höga dämpningen av väggarna, " sa Mostofi. Hennes labbs framgång i denna strävan beror på den nya föreslagna metodiken de utvecklat.
Nyckeln till den här tekniken är att mänsklig närvaro och rörelse kan resultera i betydande sänkningar – som i detta projekt betraktas som "händelser" – i den mottagna signalstyrkan.
"Tänk på händelsesekvensen som motsvarar förekomsten av signifikanta signalfall, " Sa Mostofi. "En tid mellan händelser är då tiden mellan två på varandra följande händelser." Forskarnas tillvägagångssätt för att möjliggöra publikräkning genom väggen bygger på att matematiskt karakterisera informationsinnehållet i den mottagna signalens tider mellan händelser, och relatera det till det totala antalet passagerare.
"Vi har observerat att även om signalstyrkan kan dämpas kraftigt genom väggar, tiderna mellan händelser som motsvarar händelserna med betydande signalfall är mer robusta mot väggdämpningar, " Saandeep Depatla, den ledande Ph.D. student på detta projekt. Således, forskarnas tillvägagångssätt bygger på att utnyttja dessa mellanhändelser.
Mer specifikt, genom att modellera händelsesekvensen som motsvarar de signifikanta signalfallen som en process av förnyelsetyp, forskarna har använt matematiska verktyg från förnyelseprocesslitteraturen, ett teoretiskt område som har funnit tillämpningar inom områden som tillförlitlighet och riskanalys. Efter en lång avledning, forskarna kunde matematiskt modellera statistiken över tidpunkterna mellan händelserna och uttryckligen relatera dem till det totala antalet invånare i området.
Mostofi Lab har testat sin nya teknik omfattande, på olika platser, med olika väggegenskaper och med flera olika antal personer — upp till och med 20. De visade en räknenoggrannhet på 2 personer eller mindre 100 procent av tiden med bara en WiFi-länk. Det är vidare anmärkningsvärt att deras installation enbart består av vanliga WiFi-sändtagare.
