التطبيقات وأمبير. حدود تصوير WiFi

تكنولوجيا المعلومات ، المعروفة باسم تكنولوجيا المعلومات ، تقدمت في العديد من الصناعات مثل السيارات والإسكان والبرمجيات والطب. استكشف خبراء وعلماء تكنولوجيا المعلومات أيضًا جدوى تقنية تصوير قوية تُعرف باسم Wi-Fi imaging.

تتمتع تقنية التصوير الحاسوبي بنطاق واسع في اكتشاف الكائنات وتحديدها. ابتكر العلماء العديد من التقنيات باستخدام التصوير التقليدي بالميكروويف. ومع ذلك ، لم يتمكنوا من الحصول على نتائج مثمرة.

لهذا السبب قاموا بتطوير التكنولوجيا وقدموا تصوير Wi-Fi الذي سنقوم بتغطيته في هذا المنشور.

ما هو التصوير اللاسلكي؟

التصوير اللاسلكي عبارة عن تقنية تلتقط الصور وتنقلها عبر شبكة لاسلكية. قد يبدو هذا بسيطًا ، لكنه ليس كذلك.

يعد التصوير اللاسلكي مفهومًا واسعًا يغطي العديد من الصناعات ، بما في ذلك:

• السيارات
• المنزل الذكي أو IoT
• التطبيقات الصناعية

سنتعرف على التطبيقات ونستخدم حالات تصوير WiFi. ولكن أولاً ، دعونا نفهم ما هي هذه التقنية.

المقدمة

تم تقديم Wi-Fi ، أو تقنية الإنترنت اللاسلكي ، في عام 1997 عندما بدأ الناس في استخدام أجهزة الشبكات الحديثة. قبل ذلك ، كانت خطوط الهاتف وتوصيلات الكبلات الأخرى المماثلة هي مصادر الإنترنت.

نظرًا لأن هذه التكنولوجيا كانت قديمة ، لم يتحسن المستخدمون أبدًا من الإنترنت عبر الكابل. كانت بطيئة ومليئة باضطرابات الشبكة. كان ايضامن المهم معرفة المحور الأفقي والرأسي للنمط للحصول على نتيجة مفيدة في بعدي التردد المكاني. تستخدم للأغراض التجارية والصناعية. على سبيل المثال.

تتبع المخزون

تستخدم مراكز التسوق ومراكز التسوق العربات التي تستخدم أجهزة استشعار الرادار لإدارة المخزون. لا تحتاج العربات التي يتحكم فيها الرادار إلى أي علامة استشعار لأن كل عربة تعمل بمعرف خاص.

تجمع قاعدة البيانات العربات في عدة فرق ، ثم يخصص المشرف مهمة لكل فريق.

هذه العربات ناجحة في إدارة مخزون المستودعات بكفاءة. علاوة على ذلك ، يمكن للعملاء أيضًا الحصول على هذه العربات داخل مقر السوق والاستمتاع بالتسوق باستخدام نظام الشراء غير النقدي.

Smart Homes

IoT هو الاختراق الكبير التالي في صناعة الإسكان. تقوم تقنية تصوير Wi-Fi بالكشف عن الرادار التقليدي لتحديد الأجسام الكبيرة ، بما في ذلك:

• الأبواب
• Windows
• الثلاجة

يمكنك نشر الهوائيات وأجهزة الاستشعار المطلوبة للتحكم في الأشياء الكبيرة في منزلك. على سبيل المثال ، يمكن للترددات المكانية المقاسة بواسطة مصفوفة الهوائي التحقق من إشارات الاتصالات الحالية وإخطارك بحالة الكائن.

علاوة على ذلك ، يمكنك برمجة النظام بأكمله باستخدام متوسط ​​التماسك المكاني المتبادلواتجاهات أفقية ورأسية للتحكم في حركة الكائن باستخدام معالجة إشارة Wi-Fi.

يتمثل العائق الرئيسي لهذا التطبيق في وجود شبكة مستقرة لأن أنظمة التصوير المنفعل تحتاج إلى إشارات WiFi لتحليل أبعاد الكائن.

الأسئلة الشائعة

ما هو دوبلر WiFi؟

WiFi Doppler هي تقنية استشعار تستخدم جهاز WiFi واحدًا لاكتشاف موضع وحركة كائن ما. لا تحتاج إلى أجهزة WiFIi متعددة للحصول على نتائج باستخدام WiFi Doppler.

هل يمكن لشبكة WiFi الرؤية عبر الجدران؟

نعم. يمكنك استخدام إشارات Wi-Fi للرؤية من خلال الجدران.

كيف أحصل على WiFi لاختراق الحائط؟

1. عزز شبكة WiFi الداخلية باستخدام موسعات نطاق Wi-Fi.
2. نشر شبكة متداخلة.

إشارات WiFi المتعددة المنقولة عبر بعضها البعض . كيف؟

عادة ما تتقاطع إشارات WiFi إذا كانت أجهزة التوجيه تعمل على نفس القناة.

هل يمكن لإشارات WiFi إنتاج نتائج من خلال التصوير على الحائط؟

نعم. يرجع السبب في ذلك إلى أن شبكة WiFi تستخدم موجات راديو يمكنها اختراق الجدران. فضاء. لذلك ، فإن استخدام تصوير Wi-Fi لاكتشاف موقع الكائن وحركته سيكون التكنولوجيا الكبيرة التالية التي تعود بالنفع على الإنسان.

مع مرور الوقت ، توصلت جمعية Wi-Fi إلى تطورات في التكنولوجيا اللاسلكية وأجهزة Wi-Fi التي تمت ترقيتها. وشمل ذلك جهاز التوجيه والمودم والمحولات والمعززات.

تتبع هذه الأجهزة معايير IEEE WLAN التي تعمل مع جميع أنواع محطات الشبكة. معيار WLAN الأكثر شيوعًا المستخدم في اتصالات الإنترنت المنزلية لدينا هو 802.11ax.

نعلم جميعًا مدى أهمية تقنية Wi-Fi في حياتنا. فيما يلي الاستخدامات الشائعة لشبكة Wi-Fi:

• الاتصال
• مشاركة البيانات
• الألعاب عبر الإنترنت

مع توسع شبكة Wi-Fi من نطاقه ليشمل كل مساحة سكنية تقريبًا ، اكتشف العلماء أنه يمكن أيضًا استخدام Wi-Fi لتطبيقات أخرى. كان أحد الاكتشافات التي اكتشفوها هو تطوير عملية التصوير بالميكروويف باستخدام إشارات Wi-Fi.

قبل المضي قدمًا ، دعنا نفهم بعض المصطلحات الفنية المستخدمة في هذه المقالة.

مجال التردد المكاني

يشير المجال المكاني إلى الصورة الثابتة لأي كائن ، بينما يحلل مجال التردد الصورة بوحدات البكسل المتحركة. هذا يعني أن أجهزة الاستقبال في تصوير Wi-Fi تلتقط معلومات الصورة في مجال التردد المكاني. وجود أجهزة إرسال واستقبال WiFi منفصلة. في المبني للمجهولنظام رادار WiFi ثنائي ثابت ، تقيس أجهزة الاستقبال الفرق في الوقت عند وصول إشارة من أجهزة الإرسال.

هذه المستقبلات مسؤولة أيضًا عن حساب وقت إشارات WiFi المرسلة المنعكسة من الهدف الفعلي.

التصوير بالميكروويف مقابل نظام التصوير اللاسلكي

يعد التصوير بالموجات الدقيقة تقنية أقدم من التصوير بشبكة WiFi. السبب الرئيسي وراء توجه العلماء إلى ترقية التكنولوجيا هو أن التصوير بالميكروويف يستهلك وقتًا أطول للمعالجة.

قدمت تقنية التصوير هذه مسحًا بالحزمة الميكانيكية والكهربائية ، مما أظهر نتائج جيدة. ومع ذلك ، كان وقت الحصول على البيانات في كلتا التقنيتين عيبًا أدى إلى تأخير معالجة الصور في التصوير بالتردد المكاني. مرة أخرى ، تمت معالجة العينات الممسوحة ضوئيًا باستخدام أحدث التقنيات. ولكن مرة أخرى ، كان الحد الزمني لمسح شعاع فوق حقل هو القضية الرئيسية.

استخدم العالم أيضًا نفس التقنية لاكتشاف الأشياء ، لكن لم يتمكنوا من التقدم لأن الأجهزة لا يمكنها التقاط حرارة منخفضة أنتجت إشعاعًا كهرومغناطيسيًا من الناس.

لقد تطلبوا استثمارات كبيرة لشراء جهاز استقبال حديث ومعدات معالجة إشارة ذات حساسية عالية ونطاق ترددي أوسع.

نظام تصوير WiFi

التكنولوجيا بدأت الترقية باستخدام Wi-Fi. لكن منبالطبع ، نعلم جميعًا أن شبكة Wi-Fi موجودة في كل مكان ، مما يعني أنها متوفرة في كل مكان.

سواء في المنزل أو المكتب أو المطعم أو محطة القطار أو الملعب ، تتلقى أجهزتك التي تدعم Wi-Fi إشارات لاسلكية. . هذا هو السبب وراء استفادة العلماء من شبكة Wi-Fi وترقية التصوير بالميكروويف.

استخدم العلماء أيضًا شبكة Wi-Fi لاكتشاف وتصنيف تصوير البشر عبر الجدران. نظرًا لأن موجات الراديو يمكن أن تخترق الستائر والقماش والجدران بسهولة ، فإن شبكة Wi-Fi هي أداة قوية لتصوير الأشياء المعقدة. أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء.

لذلك ، تستخدم التقنية الجديدة تصوير الميكروويف التقليدي باستخدام إشارات Wi-Fi. أجهزة إرسال WiFi المستقلة التي تضيء هذه الإشارات مسؤولة عن بدء العملية بينما يلتقط جهاز الاستقبال معلومات الصورة في مجال وأخذ عينات التردد المكاني.

يستخدم نظام تصوير Wi-Fi الجديد تقنيات رادار سلبية على إشعاع طرف ثالث. يستخدم الرادار المنفعل تلك الإشعاعات من أجل:

• الكشف
• التتبع

هناك اختلاف آخر بين التصوير بالميكروويف وتصوير WiFi وهو أن الأول يستخدم صفائف هوائيات متفرقة للمعالجة الصور. لسوء الحظ ، هذا لا يقيس سوى إشعاعات EM منخفضة جدًا متولدة حراريًا.

من ناحية أخرى ، تستخدم التكنولوجيا التي تمت ترقيتها إشارات Wi-Fi التي تعمل على أجهزة الاستقبال العادية فيتردد 25 ميجا هرتز ووقت تكامل 10 ميكرو ثانية. تم تحسين التردد ووقت التكامل باستخدام إشارات WiFi للتصوير الحسابي.

لذا فإن الطريقة المقترحة في النسخة المطورة من نظام التصوير بالميكروويف يمكن أن تعمل على معدات منخفضة التكلفة وتحقق نتائج أفضل. لا داعي للاستثمار في أجهزة استقبال النطاق الترددي العريض لاستخدام مصفوفة متفرقة.

يمكن للمستقبلات الحالية استخدام إشارات Wi-Fi لأنها متوفرة في كل مكان تقريبًا. أيضًا ، تبقى مكونات الإشارة المرتبطة فقط في الوقت المخصص. لذلك ، يمكن لهذه الإشارات أن تعزز التصوير الحسابي لأغراض الاستشعار والتواصل.

لماذا يعتبر تصوير Wi-Fi نهجًا أفضل؟

التصوير باستخدام إشارات Wi-Fi أفضل من التقنيات السابقة لأسباب مختلفة. على سبيل المثال ، يمثل التصوير باستخدام معالجة إشارة Wi-Fi عاملًا يحافظ على الخصوصية.

أيضًا ، لست مضطرًا إلى إنفاق آلاف الدولارات لشراء أجهزة استقبال متطورة. تعد قياسات طاقة WiFi كافية لتحليل اكتشاف الكائنات وتصنيفها لإنجاح التصوير.

على الرغم من توفر أجهزة متخصصة للتصوير ، إلا أنها تتطلب وظائف إضافية تزيد بشكل كبير من تكلفة المشروع.

باستخدام معلومات التردد المكاني المأخوذة ، أظهرت النتائج توطين الأجسام البشرية والمعدنية. أثبت ذلك معدل نجاح تصوير Wi-Fi بالمتوسط ​​التاليالدقة:

• 26 سم للأجسام البشرية الثابتة
• 15 سم للأجسام المعدنية الثابتة

حدود تصوير Wi-Fi

لا شك أن التصوير بالميكروويف باستخدام إشارات Wi-Fi هو تقنية قوية لتحديد مواقع البشر والأشياء الأخرى. يمكنك بسهولة تحديد موقع مجموعة معينة من البشر والأشياء. ومع ذلك ، هناك بعض القيود في طريقة تنفيذ تصوير Wi-Fi.

دعونا نناقشها.

حجم الكائن

تعتمد تقنية تصوير Wi-Fi المقترحة على حجم الكائن. يقوم نظام التصوير بتحديد موقع الأشياء ذات الحجم الكبير. على سبيل المثال:

• أريكة
• الجداول
• النوافذ الكبيرة

لا شك في أن الكائنات كبيرة الحجم يسهل اكتشافها وتحديد موقعها بسبب أبعادها الواضحة للتحليل. سواء كنت تستخدم تقنية ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد ، فإن خوارزميات معالجة الصور تتعرف بسهولة على الكائنات كبيرة الحجم دون قضاء الكثير من الوقت.

عندما تقوم بإعداد نظام لمعالجة الصور ، يجب عليك أولاً أن تدعه يتعرف على الكائنات كعينات. تسمى هذه العملية التعلم الآلي ، وهي واحدة من أكثر مجالات الذكاء الاصطناعي شيوعًا.

التعلم الآلي هو الخطوة الأساسية لأي نوع من أنواع التصوير. لبناء تقنية بدون تغذية نظامك قبل التصوير ، يجب عليك شراء معدات ذكاء اصطناعي قوية تحلل الكائن مثل البشر. لكن إنفاق الكثير من المال فقط من أجل الراحة ليس من الحكمة لأن التعلم الآلي سهلنفذ.

لذلك ، يجب أن تغذي نظامك بعينات الكائنات بحيث يمكن أن يؤدي التقاط إشارات WiFi المرسلة إلى نتائج أفضل من أجهزة الاستقبال المستخدمة في الكشف عن الرادار التقليدي والتصوير بالموجات الدقيقة.

المواد

مادة الكائن مهمة أيضًا عند استخدام تصوير Wi-Fi للكشف والتعريب. على سبيل المثال ، يوفر النظام المقترح نتائج واعدة إذا كان الكائن يحتوي على أسطح عاكسة.

على سبيل المثال ، أثبتت الأسطح المعدنية دائمًا أنها كائنات أفضل ، حتى بالنسبة للترددات الضوئية أو الأشعة تحت الحمراء.

نفس الشيء يتبع المبدأ أيضًا هنا: كائن كبير الحجم له سطح عاكس أسهل في التصوير من الأجسام المعدنية الصغيرة. لماذا؟

على الرغم من أن الكائن اللامع يعكس إشارات WiFi جيدة ، إلا أن صغر حجمه يجعل منطقة المقطع العرضي مزدحمة للإشعاع الوارد. نتيجة لذلك ، لا يمكن لإشارات WiFi المتعددة المرسلة أن تتخيل هذا الكائن بشكل صحيح.

هناك مشكلة أخرى تتعلق بأبعاد الكائن وهي عندما يتناسب الحجم مع الطول الموجي لإشارات WiFi ، يقل التفاعل بين الكيانين.

كيفية حل تحديد البعد إلى التردد؟

يتطلب نظام تصوير Wi-Fi فرقًا كبيرًا بين حجم الكائن وطول موجة إشارات WiFi الموجودة. إذا كان حجم الكائن كبيرًا ، فيجب أن يكون الطول الموجي لإشارات WiFi أصغر والعكس صحيح.

يجب عليك الإرسالتردد أعلى ، أي 5 جيجا هرتز ، لتقليل الطول الموجي لإشارات WiFi. ومع ذلك ، لا توجد حتى الآن نتيجة ملموسة تتمثل في أن إشارات WiFi منخفضة التردد في أنظمة التصوير بقياس التداخل السلبي تعمل مع كائنات أصغر.

إنه بسبب منطقة المقطع العرضي الأصغر ، والتي لا تسمح لمكونات الإشارة المرتبطة بالعمل لا يزال التصوير من خلال الجدار سليماً.

كانت بعض الكائنات الأصغر التي تم أخذ عينات منها أثناء تجارب متعددة هي:

• عملة
• المفاتيح
• السلامة دبوس

إلى جانب استخدام معدات مختلفة ، فإن تغيير نطاق التردد لاكتشاف الأجسام ذات الدقة المكانية الأصغر يخضع للمراقبة.

دقة الصورة

دقة التصوير ضرورية سمة من سمات التكنولوجيا المقترحة. علاوة على ذلك ، يعتمد ذلك على العاملين التاليين:

• الطول الموجي لإشارة Wi-Fi
• طول صفيف الهوائي

يمكنك زيادة دقة التصوير بالحفاظ على ثابت الطول الموجي للإشارة وزيادة طول مصفوفة الهوائي.

أثناء التجربة ، حاول العلماء تحسين دقة الصورة عن طريق زيادة التردد إلى 5 جيجا هرتز ، مما يقلل الطول الموجي. ثم لم يغيروا الطول الموجي لمعالجة الإشارة وطول مصفوفة الهوائي.

ونتيجة لذلك ، لم يلاحظ العلماء أي تحسين في دقة التصوير. من النتائج الرئيسية الأخرى أن عدد الهوائيات لم يكن مهمًا في عملية التصوير.

إذاعند وضع الهوائي في الموضع الصحيح ، يمكنك الحصول على نتائج مثمرة باستخدام زوج من الهوائيات فقط. لماذا؟

تلتقط صفائف الهوائي الإشعاعات من الجسم قيد المراقبة. لا شك أن استخدام مواقع هوائيات متعددة يزيد من احتمالية دقة التصوير المثلى ، ولكنها مسألة تقنية فعالة من حيث التكلفة.

إلى جانب ذلك ، تقوم الشركات أيضًا بصنع هوائيات منخفضة التكلفة لتقنية التصوير عبر Wi-Fi لزيادة نطاقها. والكفاءة.

لذلك ، يمكنك تخيل الكائن بقياسات طاقة WiFi فقط إذا حافظت على ثبات طول صفيف الهوائي. قد يؤثر تغيير نطاق التردد الوارد أيضًا على دقة التصوير.

اتجاه الكائن

اتجاه الكائن هو قيد آخر في التقنية المقترحة. يتطلب نظام تصوير WiFi أن يكون الكائن في نمط الإشعاع المرسل. أنت تعلم بالفعل أن الموجات الكهرومغناطيسية تخلق حقلاً وتنتقل بإيقاع. يصبح هذا الحقل اتجاهًا للموجات التالية.

إذا وضعت كائنًا في هذا الحقل واتجاهه في وضع منحرف ، فلن تحصل على نتائج حقيقية. لذلك ، من المهم الحفاظ على اتجاه الكائن ضمن نمط الإشعاع المرسل.

علاوة على ذلك ، يمكنك معالجة هذه المشكلة بالطرق التالية:

• اضبط موقع الهوائيات بطريقة محسنة .
• اختر الهوائيات ذات أنماط إشعاع أفضل.

إنها