Wi-Vi: Наблюдение сквозь стены с помощью Wi-Fi сигналов

Технология может быть использована для контроля доступа в здания. Сотрудники правоохранительных органов могут использовать технологию для отслеживания нарушителя. Аварийно-спасательные службы могут использовать технологию для обнаружения людей в завалах. Обычные пользователи могут использовать устройство для игр, наблюдения за детьми и пожилыми родственниками.

Мы вспомнили о разработке MIT, встретив недавно в новостях сообщение о разработке аналогичной технологии симферопольской компанией ЭМИИА, которая планирует получить финансирование в 2016 году, а в 2017-м запустить производство своего оборудования.

Подробнее о технологии Wi-Vi
 
Как возможно наблюдение сквозь стены?

Решение аналогично принципу действия радара или гидролокатора. Сигнал проходит свозь неметаллические элементы стены, отражается от объектов и людей и возвращается к приемнику, неся информацию о том, что находится за стеной.

Каковы сложности в решении задачи наблюдения сквозь стены?

Создание устройства, которое сможет отследить движущиеся объекты, сложно потому, что мощность сигнала после двойного прохождения стены сокращается в три-пять раз. Еще более сложной задачей является обработка отражений сигналов от самой стены, которые намного сильнее, чем отражения от объектов за стеной. Обработка отраженных от стены сигналов может занять АЦП [3], не позволяя ему обрабатывать сигналы, отраженные от объектов за стеной. Это явление называется эффект засвечивания (flash effect), так как оно аналогично тому, когда зеркало перед камерой отражает вспышку и мешает заснять объект.

Увеличение количества антенн для устранения эффекта засвечивания

Существующие решения устраняют эффект засвечивания, посредством разделения отражений от стены и отражений от движущихся за стеной объектов, основываясь на времени прихода отраженных сигналов. Для достижения этого разделения техника должна выявлять задержки субнаносекундной длительности для фильтрации эффекта засвечивания, требуя применения энергоемкого гигагерцового оборудования, доступного только для военных.

Для исключения эффекта засвечивания без использования гигагерцового оборудования технология Wi-Vi посылает сигнал через несколько антенн, чтобы отражения от неподвижных объектов не поступали на приемник. Устройство Wi-Vi имеет две передающих антенны и одну принимающую и работает в два этапа. На первом этапе устройство измеряет сигналы от двух передающих антенн, поступающих на приемник. На втором этапе измерения сигналов от передающих антенн с первого этапа используются для обнуления принимаемого сигнала. Так как беспроводные сигналы (включая отраженные) складываются линейно, то только отраженные от движущихся объектов сигналы регистрируются на втором этапе. Далее разработчики технологии развили механизм обнуления путем введения итерационного обнуления, которое позволяет устранить остаточное засвечивание и слабые отражения от неподвижных объектов за стеной.

Отслеживание движения

Wi-Vi отслеживает движения объектов с помощью техники обратного радиолокационного синтезирования апертуры (ISAR [4]), который используется для сьемки поверхности Земли и других планет. Техника работает следующим образом: когда объект перемещается, он отражает сигнал с различных точек пространства, что позволяет думать о нем, как о движущейся антенне. Устройство захватывает временную последовательность значений отраженного сигнала и рассматривает их последовательность пространственных меток. Используя стандартную антенну, Wi-Vi способен определить относительный угол движения человека по отношению к устройству. Описанная техника была расширена разработчиками для отслеживания перемещения нескольких объектов с помощью сглаживающего алгоритма классификации множественных сигналов (smoothed MUSIC algorithm).

Интерфейс распознавания жестов людей сквозь стены
Можно использовать способность Wi-Vi отслеживать движение объектов для организации общения через стены посредством жестов. Разработчики выбрали два простых жеста, определив их как биты '0' и '1'. Человек за стеной может использовать короткую последовательность этих жестов, чтобы отправить сообщение Wi-Vi.

Информация о технологии на сайте MIT: http://people.csail.mit.edu/fadel/wivi/index.html

---