Хабрахабр

[Не]обычные сети: как обнаружить воду в сумке с помощью Wi-Fi

Группа американских исследователей опубликовала исследование (PDF), в котором описала метод распознавания подозрительных объектов в багаже с помощью обычного Wi-Fi. «Подозрительные объекты» здесь — металлические предметы и жидкости.

Далее о том, как это работает.


/ PxHere / PD

Как работает «Wi-Fi-детектор»

Металлы и жидкости создают помехи для беспроводного сигнала. Сумки же делаются из ткани или пластика — через них сигнал проходит с легкостью. Поэтому появляется возможность использовать информацию о состоянии канала (CSI) для обнаружения подозрительных объектов в багаже.

Она анализирует CSI, зависящую от комплекса параметров: амплитуды, частоты и фазы беспроводного сигнала, и оценивает её изменения (называемые замираниями). Исследователи разработали специальную систему, которой требуются только Wi-Fi-устройства с двумя или тремя антеннами.

В частности, для расчета комплексной величины CSI для каждой поднесущей частоты используется формула:

где H(fk) — ответ канала на поднесущую частоту с центральной частотой fk, а |H(fk)| и ∠H(fk) обозначают амплитуду и фазу соответственно. Другие формулы для расчетов подробно описаны в самом исследовании (на страницах 4–6).

Сперва определяют наличие подозрительных объектов, а затем — их тип. Далее работа ведется в два этапа.

На втором этапе используют обе антенны — приемник, передатчик. Сумку или чемодан ставят ближе к передающей антенне, чтобы определить, имеются ли искажения CSI. Для выбора поднесущих частот в этом случае применяется метод k-ближайших соседей (k-NN). Их располагают рядом, чтобы перехватить отраженный от объекта сигнал.

Например, чем выше амплитуда отраженного сигнала, тем больше жидкости в условной бутылке. Металлические объекты разной формы и разный объем жидкости по-разному искажают параметры сигналов.

Полный цикл работы системы выглядит вот так:

Результаты экспериментов показали, что их установка способна определить наличие подозрительных объектов с сочностью до 95%. Исследователи полгода тестировали систему на пятнадцати объектах, которые случайным образом размещали в шести разных сумках. При этом точность определения материала составила 90%, а погрешность измерения объема жидкости и размеров металлических предметов равнялась 16 мл и 0,5 см, соответственно.

Wi-Fi-проверка будет быстрее, дешевле и не нарушит личное пространство людей (в отличие от «ручного» досмотра). По словам авторов исследования, разработанная система может пригодиться для проверки сумок и багажа в музеях, аэропортах, школах, вокзалах и так далее.

Как еще используют Wi-Fi

Похожу методику, использующую информацию о состоянии беспроводного канала (CSI), применили ученые из Университета Британской Колумбии (Канада). В своем исследовании (PDF) они описали, как с помощью CSI следить за положением людей: сидят они, стоят или двигаются.

Оказалось, что каждой позе соответствует уникальная CSI. В зависимости от положения, человеческое тело по-разному отражает сигналы (создает разные помехи). По словам исследователей, технология сможет найти применение в сферах здравоохранения (система будет оповещать медиков о падениях пациентов) и безопасности (Wi-Fi станет своеобразным датчиком движения).


/ Pexels / PD

Только для слежения за активностью и перемещением людей в помещении они используют все подключенные устройства: ноутбуки, «умные» холодильники, телевизоры и так далее. Аналогичный подход предложила группа исследователей из США.

Так исследователи из Норвегии решили с помощью беспроводных технологий считать количество пассажиров в автобусах. Есть более «попсовые» примеры. Задача — точнее оценивать пассажиропоток и корректировать движение общественного транспорта. Установленное в салоне устройство фиксирует Wi-Fi-сигналы всех мобильных девайсов людей и считает их количество.

Технология может пригодиться для обнаружения подозрительных объектов, регулирования транспортного движения, ухода за пожилыми людьми и детьми, а также защиты дома от грабителей. Таким образом, Wi-Fi можно использовать не только для передачи данных.

Преимущество подхода заключается в том, что для работы таких систем не нужно закупать дополнительное железо или «навешивать» сенсоры на людей.

О чем мы пишем на сайте VAS Experts:

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть