区别

市面上主流感知设备

  • 视觉感知！
  • 雷达感知：雷达传感器使用无线电波来感知周围环境。它们可以探测物体的位置、速度和方向，并广泛应用于自动驾驶、智能交通系统等领域。
  • 气体感知：气体传感器用于检测和测量环境中的气体浓度。它们在环境监测、工业安全等领域发挥重要作用。
  • 声纳感知：声纳传感器使用声音波进行感知，测量物体的距离和位置。它们广泛应用于声纳定位、水下探测等领域

优缺点(问问题)

视觉感知：

  • 优点：

    1. 丰富的信息获取：视觉感知可以提供丰富的环境信息，如物体识别、人脸识别、动作检测等。
    2. 高精度：视觉感知在图像处理和计算机视觉算法的支持下，可以实现高精度的场景分析和物体识别。
    3. 实时性：现代摄像头和图像处理技术可以实现实时的视觉感知和分析。

  • 缺点：

    1. 需要专用设备：视觉感知通常需要摄像头或其他视觉传感器作为设备支持，增加了成本和部署难度。
    2. 受光照和遮挡影响：视觉感知对光照条件和物体遮挡比较敏感，可能会影响感知结果的准确性。
    3. 隐私问题：视觉感知涉及对图像和视频数据的处理，需要妥善处理用户隐私和数据安全的问题。

WiFi感知？

WiFi工作原理(黑板作画)

WiFi信号发射：WiFi感知依赖于无线路由器或其他WiFi设备发出的信号。这些设备通过天线将无线信号以特定频率发射到周围的环境中。

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信号传播和反射：WiFi信号在传播过程中会遇到障碍物和环境中的物体。这些障碍物会导致信号的衰减、散射和反射。

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信号接收和采集：WiFi感知设备（如接收器或传感器）接收到经过传播和反射后的WiFi信号。设备会测量信号的强度、到达时间和其他参数。

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数据处理和分析：接收到的信号数据会经过数据处理和分析的过程。通常使用信号处理算法和定位算法来提取有用的信息。

信道状态信息（Channel State Information）

在无线通信中，CSI数据描述了一个信号如何通过信道从发射机传播到接收机。它表征了一系列影响的综合，例如散射、衰落、能量随着距离的衰减。因此，当人在家中活动时会影响信号的传播，信号会在人的身上发生散射等物理现象，而这些都会被CSI数据记录下来。

波

  • 振幅
    • CSI中的幅度信息反映了波在传播过程中的衰减程度，即波的信号强度。通过分析CSI中的振幅信息，可以了解信号在传输过程中的损耗情况，并进行信号强度补偿或调整。
  • 频率
    • CSI提供了波在不同频率上的响应特性。这可以帮助了解波在不同频率上的衰落情况，从而进行频谱分配和调度优化
  • 相位
    • CSI中的相位信息描述了波的起始点相对于一个参考点的偏移量。相位信息对于相干检测和信号解调非常重要，可以帮助恢复原始信号
  • 波速
    • CSI可以提供信道传播的时延信息，即信号从发送端到接收端的传播时间。时延信息对于调度和数据传输的时序控制非常重要。
  • 波长
    • c=λν
      • 多径传播(多径传播是指在无线通信中，信号由于在传播过程中经历多条路径而到达接收端的现象。这是由于信号在传播过程中会经过反射、折射、散射等多种路径，并在接收端发生时间和幅度上的叠加)
        • 当电磁波传播时，会经历多个路径，从而导致多径传播效应。这意味着波会通过不同路径到达接收器，并在空间上发生干涉。波长与多径传播有关，因为不同路径的相对距离与波长相关。通过分析CSI中的多径传播情况，可以了解信道中的多径效应，从而进行波束赋形、干扰消除等处理。
      • 衍射和散射
        • 波在遇到障碍物或介质边界时会发生衍射和散射。衍射和散射效应与波长相关，因为它们取决于波与障碍物或界面的相对大小。通过分析CSI中的衍射和散射情况，可以了解信道中的传播特性，从而进行波束赋形和信号处理优化

CSI长什么样？

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抽象具象化

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引用：

提问！

WiFi感知：

  • 优点：
    1. 无需额外设备：WiFi感知利用现有的WiFi基础设施，无需额外的传感器设备，降低了成本和复杂性。
    2. 覆盖范围广：WiFi信号在室内和室外的覆盖范围较广，能够提供相对较大的感知范围。
    3. 高精度定位：通过分析WiFi信号的强度和到达时间等参数，可以实现高精度的定位和跟踪。
    4. 实时性：WiFi信号的传输速度较快，可以实时获取环境信息。
  • 缺点：
    1. 信号受干扰：WiFi信号容易受到遮挡、干扰和多路径效应的影响，导致感知结果不稳定。
    2. 精度受限：尽管WiFi感知可以实现较高的定位精度，但在复杂环境中，如高楼或密集的WiFi网络环境，精度可能会下降。
    3. 隐私问题：WiFi感知需要访问WiFi信号，可能引发隐私问题，需要妥善处理用户数据和隐私保护。

应用！

WiFi人体定位

WiFi人体动作感知

WiFi呼吸检测

创新应用

  • 智能家居
  • 健康监测
  • 虚拟现实
  • 智能安防

未来！

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横坐标是Displacement (mm)，表示位移大小；纵坐标是Error percentage，表示误差百分比。其中Quantum sensing和Conventional RF sensing-USRP分别表示量子无线传感和传统RF传感的误差百分比

量子无线传感利用一种高能态的原子接收射频信号。当外层电子被激发到高能级时,通过激发原子，可以实现对射频信号的接收

由于WiFi信号的频率较低，其精度有限，最小的检测精度为3毫米。相比之下，量子无线传感利用Rydberg原子接收射频信号，可以实现比WiFi更高的精度，可以实现更细微的检测，例如手指跟踪。

量子无线传感技术还可以用于实现更高级别的安全通信，例如量子密钥分发

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