无线感知会议系列【3】【基于WiFi和4G/5G的非接触无线感知：挑战、理论和应用-1】
前言：
2020年北京智源大会 张大庆老师的一个报告
参考链接： 基于WiFi和4G/5G的非接触无线感知：挑战、理论和应用_哔哩哔哩_bilibili
目录：
- 无线感知简介
- 无线感知的核心 研究方向
- Frsenel 模型
- 基于Fresnel 感知的应用举例
- 报告小结
- 论文解读： 待续
一 简介
1.1： 无线感知的优势
1.2 无线感知的基本原理
物体的运动引起了接收信号的变化,接收的信号跟感知的对象的运动有映射关系.
1.3 无线感知的应用
1 MIT: 墙后人识别
2 华盛顿大学: 人的姿态
3 南京大学: 键盘输入
4 香港科技大学:口语识别
5 清华大学: 人跳舞步伐识别
6 西安大学: 人数清点
1.4 现有方案的缺点
大部分感知是通过分类算法来识别人的行为模式，但是人的行为模式是否跟信号模式有一一对应的映射关系. 因果性？ 感知的极限是什么
问题： 什么样的信号（特征） 跟 人的行为有对应的关系.
二 无线感知的核心 研究方向
2.1 研究方向
张大庆老师主要对无线感知下面三个方向进行研究
三 Fresnel 模型(通用的无线感知模型）
Fresnel 模型是整个无线感知领域的核心理论之一。很多相关论文用它解释异质性问题.
3.1 Fresnel 模型的定义
定义：Fresnel zone是一系列同心的扁长椭球的空间区域，以收发设备为焦点
如上图 ，CSI 信号是由LOS 路径上的信号（红色）+ 反射路径上的信号
（绿色）叠加而成。
定义 第一个Fresnel zone： 反射路径长度 比 LOS 路径大半个波长
第二个 Fresnel zone：反射路径长度 比 LOS 路径大一个波长
依次类推
空间中形成了密密麻麻的同心的椭圆
3.2 静态物体如何影响CSI
一般通过公式去解释，电磁波在LOS路径长度传播的距离和反射路径传播的距离不同，
距离差带来了相位差（Beamforming ，包括很多雷达测角都是基于该原理）
在奇数边界上得到波峰
在偶数边界上得到波谷
3.3 动态物体如何影响接收信号
最终的信号也是由静态路径和动态路径信号叠加而成
当动态路径变化一个波长,对应波峰,波谷的出现
3.4 异质性
通过Fresnel 原理可以解释无线感知的核心难点，异质性问题。
同一个动作，不同朝向，速度，CSI信号为什么差异那么大.
1 运动相同的距离但是不同方向，产生了不同的幅度谱
因为切割Fresenl 区域不同,导致反射路径不同
2 相同运动方向,运动速度不同，产生了不同周期频率的幅度谱
幅度的周期跟物体的运动速度直接相关。
3 总结性质
3.5 理论和实验
通过通过Fresnel 理论可以解释一些异质性问题，如下：
2 实验证明
大尺度动作证明，Fresnel 模型的有效性
小尺度证明Fresenl 模型理论：
3.6 理论的应用
基于该理论后面又大量的研究，比如哪些场景下面可以感知哪些对象。
什么样的频率适合感知，一系列衍生的研究。
四 基于Fresnel 感知的应用举例
基于该理论,设计了一些应用
3.1 呼吸监测： 人的位置
后面论文有重点讲过:
比如同样是60度变化
子载波1对应
,对应红色的幅度谱，特征不明显很难检测
子载波2 对应
，对应绿色的幅度谱，更容易检测出来
3.2 人的朝向
案例二 手指识别案例
CSI 幅度谱：
caseA, caseB : 手指A 在不同的位置，做同样的动作，但是CSI 幅度谱是不一样的
caseC: 做直线运动，运动轨迹和caseB 不同，但是CSI幅度谱一样
利用正交感知信号还原出相位变化， 同样的手指有了相同的信号模式
case A,case B: 相位变化是一致的
caseC: 相位变化不一样
案例三
五 报告小结
相关论文
文献阅读（6）_human respiration detection with commodity wifi de-CSDN博客