برنامه های کاربردی & محدودیت‌های تصویربرداری WiFi

فناوری اطلاعات، که معمولاً به عنوان IT شناخته می شود، بسیاری از صنایع مانند خودرو، مسکن، نرم افزار و پزشکی را پیشرفت داد. کارشناسان و دانشمندان فناوری اطلاعات همچنین امکان‌پذیری یک فناوری تصویربرداری قدرتمند معروف به تصویربرداری Wi-Fi را بررسی کردند.

فناوری تصویربرداری محاسباتی دامنه وسیعی در تشخیص و شناسایی اشیا دارد. دانشمندان تکنیک های بسیاری را با استفاده از تصویربرداری سنتی مایکروویو ابداع کردند. با این حال، آنها نتوانستند نتایج سازنده ای به دست آورند.

به همین دلیل است که آنها فناوری را پیشرفته کردند و تصویربرداری Wi-Fi را معرفی کردند که در این پست به آن خواهیم پرداخت.

تصویربرداری بی سیم چیست؟

تصویربرداری بی سیم فناوری است که تصاویر را از طریق یک شبکه بی سیم ضبط و انتقال می دهد. ممکن است ساده به نظر برسد، اما اینطور نیست.

تصویربرداری بی سیم مفهومی گسترده است که چندین صنعت را در بر می گیرد، از جمله:

• خودرو
• خانه هوشمند یا اینترنت اشیا
• برنامه های صنعتی

ما برنامه ها را بررسی می کنیم و از موارد تصویربرداری WiFi استفاده می کنیم. اما ابتدا، بیایید بفهمیم این فناوری چیست.

مقدمه

Wi-Fi یا فناوری اینترنت بی‌سیم، در سال 1997 معرفی شد، زمانی که مردم شروع به استفاده از دستگاه‌های شبکه مدرن کردند. قبل از آن، خطوط تلفن و سایر اتصالات کابلی دیگر منابع اینترنت بودند.

از آنجایی که آن فناوری قدیمی بود، کاربران هرگز از اینترنت کابلی بهتر نشدند. کند و پر از اختلالات شبکه بود. همچنین بوددانستن محور افقی و عمودی الگو برای به دست آوردن یک نتیجه مفید در دو بعد فرکانس فضایی مهم است.

کاربردهای تصویربرداری Wi-Fi

چندین کاربرد تصویربرداری Wi-Fi در حال انجام است. برای مقاصد تجاری و صنعتی استفاده می شود. به عنوان مثال.

ردیابی موجودی

مراکز خرید و مراکز خرید از ترولی با استفاده از حسگرهای رادار برای مدیریت موجودی استفاده می کردند. این چرخ دستی های تحت کنترل رادار نیازی به برچسب حسگر ندارند زیرا هر ترولی با یک شناسه خاص کار می کند.

پایگاه داده چرخ دستی ها را به چند تیم گروه بندی می کند و سپس سرپرست به هر تیم یک وظیفه را اختصاص می دهد.

0> این چرخ دستی ها در مدیریت کارآمد موجودی انبارها موفق هستند. علاوه بر این، مشتریان می‌توانند این چرخ دستی‌ها را در داخل ساختمان‌های مارت دریافت کنند و از خرید با سیستم خرید بدون نقد لذت ببرند.

خانه‌های هوشمند

IoT پیشرفت بزرگ بعدی در صنعت مسکن است. فناوری تصویربرداری Wi-Fi تشخیص راداری سنتی را برای شناسایی اجسام بزرگ انجام می دهد، از جمله:

• درها
• پنجره ها
• یخچال

شما می توانید آنتن ها و حسگرهای مورد نیاز را برای کنترل اجسام بزرگ در خانه خود مستقر کنید. به عنوان مثال، فرکانس‌های فضایی اندازه‌گیری شده توسط آرایه آنتن می‌توانند سیگنال‌های ارتباطی موجود را تأیید کنند و وضعیت جسم را به شما اطلاع دهند.

علاوه بر این، می‌توانید کل سیستم را با استفاده از انسجام متقابل فضایی متوسط ​​برنامه‌ریزی کنید.و جهت های افقی و عمودی برای کنترل حرکت جسم با استفاده از پردازش سیگنال Wi-Fi.

محدودیت اصلی این برنامه داشتن یک شبکه پایدار است زیرا سیستم های تصویربرداری غیرفعال برای تجزیه و تحلیل ابعاد جسم به سیگنال های WiFi نیاز دارند.

2> سوالات متداول

داپلر وای فای چیست؟

WiFi Doppler یک فناوری سنجش است که تنها از یک دستگاه WiFi برای تشخیص موقعیت و حرکت یک جسم استفاده می کند. برای دریافت نتایج با استفاده از WiFi Doppler به چندین دستگاه WiFii نیاز ندارید.

آیا WiFi می‌تواند از طریق دیوارها مشاهده شود؟

بله. می‌توانید از سیگنال‌های Wi-Fi برای دیدن دیوارها استفاده کنید.

چگونه می‌توانم WiFi را برای نفوذ به دیوار دریافت کنم؟

1. وای‌فای داخلی را با استفاده از توسعه‌دهنده‌های دامنه Wi-Fi تقویت کنید.
2. یک شبکه مش را مستقر کنید.

سیگنال‌های WiFi چندگانه که از طریق یکدیگر منتقل می‌شوند . چگونه؟

اگر روترها در یک کانال کار کنند، سیگنال‌های WiFi معمولاً با هم قطع می‌شوند.

بله. دلیل آن این است که WiFi از امواج رادیویی استفاده می کند که می توانند از طریق دیوارها نفوذ کنند.

نتیجه گیری

تصویربرداری Wi-Fi در حوزه پردازش تصویر رایج شده است زیرا تقریباً در هر مکان مسکونی، تجاری و صنعتی در دسترس است. فضا. بنابراین، استفاده از تصویربرداری Wi-Fi برای تشخیص مکان و حرکت یک شی، فناوری بزرگ بعدی برای منافع انسان خواهد بود.

با گذشت زمان، انجمن Wi-Fi به پیشرفت هایی در فناوری بی سیم و ارتقاء دستگاه های Wi-Fi دست یافت. این شامل روتر، مودم، سوئیچ‌ها و تقویت‌کننده‌ها می‌شود.

این دستگاه‌ها از استانداردهای IEEE WLAN پیروی می‌کنند که با همه انواع ایستگاه‌های شبکه کار می‌کنند. رایج ترین استاندارد WLAN مورد استفاده در اتصالات اینترنت خانگی ما 802.11ax است.

همه ما می دانیم که فناوری Wi-Fi چقدر در زندگی ما اهمیت پیدا کرده است. موارد زیر کاربردهای رایج Wi-Fi هستند:

• ارتباط
• اشتراک گذاری داده
• بازی آنلاین

با گسترش Wi-Fi با گستردگی تقریباً در هر فضای مسکونی، دانشمندان دریافتند که Wi-Fi می تواند برای سایر برنامه ها نیز مورد استفاده قرار گیرد. یکی از اکتشافاتی که آنها پیدا کردند، پیشبرد فرآیند تصویربرداری مایکروویو با استفاده از سیگنال‌های Wi-Fi بود.

قبل از حرکت، اجازه دهید چند اصطلاح فنی را که در سراسر این مقاله استفاده شده است، درک کنیم.

دامنه فرکانس فضایی

حوزه فضایی به تصویر ثابت هر شی اطلاق می شود، در حالی که حوزه فرکانس تصویر را با پیکسل های متحرک آن تجزیه و تحلیل می کند. این بدان معناست که گیرنده‌ها در تصویربرداری Wi-Fi اطلاعات تصویر را در حوزه فرکانس مکانی می‌گیرند.

رادار بی‌استاتیک غیرفعال وای‌فای

رادار بی‌استاتیک دستگاهی است که برای اندازه‌گیری برد یک سیستم راداری استفاده می‌شود. دارای فرستنده و گیرنده وای فای مجزا. در حالت منفعلسیستم رادار وای فای bistatic، گیرنده‌ها تفاوت زمان رسیدن سیگنال از فرستنده‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند.

این گیرنده‌ها همچنین مسئول محاسبه زمان سیگنال‌های وای‌فای ارسالی منعکس شده از هدف واقعی هستند.

8> تصویربرداری مایکروویو در مقابل سیستم تصویربرداری WiFi

تصویربرداری مایکروویو یک فناوری قدیمی تر از تصویربرداری WiFi است. دلیل اصلی اینکه دانشمندان به سمت ارتقای فناوری رفتند این است که تصویربرداری مایکروویو زمان پردازش بیشتری را صرف می کند.

این تکنیک تصویربرداری اسکن پرتوهای مکانیکی و الکتریکی را ارائه کرد که نتایج خوبی را نشان داد. با این حال، زمان اکتساب داده ها در هر دو تکنیک یک اشکال بود که پردازش تصاویر را در تصویربرداری فرکانس فضایی به تأخیر انداخت.

تصویربرداری مایکروویو یک گزینه ارجح برای تشخیص و شناسایی اشیا بود. مجدداً، نمونه‌های اسکن شده با استفاده از فناوری پیشرفته پردازش شدند. اما باز هم، محدودیت زمانی برای اسکن پرتو در یک میدان مسئله اصلی بود.

دانشمند همچنین از همین فناوری برای تشخیص اشیا استفاده کرد، اما نتوانستند پیشرفت کنند زیرا دستگاه ها نمی توانستند از نظر حرارتی پایین را ضبط کنند. تشعشعات الکترومغناطیسی را از مردم تولید می‌کنند.

آنها برای خرید یک گیرنده مدرن و تجهیزات پردازش سیگنال با حساسیت بالا و پهنای باند وسیع‌تر به سرمایه‌گذاری زیادی نیاز داشتند.

سیستم تصویربرداری WiFi

فناوری ارتقاء با استفاده از Wi-Fi آغاز شد. اما، ازالبته، همه ما می دانیم که Wi-Fi در همه جا وجود دارد، به این معنی که در هر مکانی در دسترس است.

چه در خانه، اداره، رستوران، ایستگاه قطار یا استادیوم، دستگاه های دارای Wi-Fi شما سیگنال های بی سیم را دریافت می کنند. . به همین دلیل است که دانشمندان روی Wi-Fi سرمایه گذاری کردند و تصویربرداری مایکروویو را ارتقا دادند.

دانشمندان همچنین از Wi-Fi برای شناسایی و طبقه بندی تصویربرداری از طریق دیوار انسان استفاده کرده اند. از آنجایی که امواج رادیویی می توانند به راحتی از میان پرده ها، پارچه ها و دیوارها نفوذ کنند، Wi-Fi ابزار قدرتمندی برای تصویربرداری از اشیاء پیچیده است.

پردازش سیگنال همچنین در تشعشعات Wi-Fi به دلیل مات بودن آنها در نوری و نوری موثرتر است. طول موج های مادون قرمز.

بنابراین، تکنیک جدید از تصویربرداری مایکروویو سنتی با استفاده از سیگنال های Wi-Fi استفاده می کند. فرستنده‌های مستقل Wi-Fi که این سیگنال‌ها را روشن می‌کنند، مسئول شروع فرآیند هستند در حالی که گیرنده اطلاعات تصویر را در نمونه‌برداری فرکانس مکانی و دامنه می‌گیرد.

سیستم تصویربرداری Wi-Fi جدید از تکنیک‌های رادار غیرفعال بر روی تشعشعات شخص ثالث استفاده می‌کند. رادار غیرفعال از این تشعشعات برای موارد زیر استفاده می کند:

• تشخیص
• ردیابی

یک تفاوت دیگر بین تصویربرداری مایکروویو و وای فای این است که اولی از آرایه های آنتن پراکنده برای پردازش استفاده می کند. تصاویر. متأسفانه، این تنها تشعشعات EM تولید شده توسط حرارت بسیار کم را اندازه گیری می کند.

از سوی دیگر، فناوری ارتقا یافته از سیگنال های Wi-Fi استفاده می کند که بر روی گیرنده های معمولی کار می کنند.فرکانس 25 مگاهرتز و زمان ادغام 10 میکروثانیه. فرکانس و زمان ادغام با استفاده از سیگنال‌های WiFi برای تصویربرداری محاسباتی بهبود می‌یابد.

بنابراین روش پیشنهادی در نسخه ارتقا یافته سیستم تصویربرداری مایکروویو می‌تواند روی تجهیزات کم‌هزینه کار کند و نتایج بهتری به همراه داشته باشد. برای استفاده از یک آرایه پراکنده، نیازی به سرمایه‌گذاری روی گیرنده‌های پهنای باند وسیع نیست.

گیرنده‌های موجود می‌توانند از سیگنال‌های Wi-Fi استفاده کنند، زیرا تقریباً در همه جا در دسترس هستند. همچنین، تنها اجزای سیگنال همبسته در زمان اختصاص داده شده باقی می مانند. بنابراین، این سیگنال‌ها می‌توانند تصویربرداری محاسباتی را برای اهداف سنجش و ارتباط تقویت کنند.

چرا تصویربرداری Wi-Fi رویکرد بهتری است؟

تصویربرداری با استفاده از سیگنال های Wi-Fi به دلایل مختلف بهتر از فناوری های قبلی است. به عنوان مثال، تصویربرداری با استفاده از پردازش سیگنال Wi-Fi شامل یک عامل حفظ حریم خصوصی است.

همچنین، لازم نیست هزاران دلار برای خرید گیرنده های سطح بالا خرج کنید. اندازه‌گیری‌های قدرت WiFi برای تجزیه و تحلیل تشخیص و طبقه‌بندی اشیاء کافی است تا تصویربرداری موفق شود.

اگرچه سخت‌افزار تخصصی برای تصویربرداری در دسترس است، اما آنها به افزودنی‌های دیگری نیاز دارند که هزینه پروژه را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهند.

با استفاده از اطلاعات فرکانس مکانی نمونه برداری شده، نتایج نشان دهنده محلی سازی اجسام انسانی و فلزی است. که میزان موفقیت تصویربرداری Wi-Fi را با میانگین زیر ثابت کرددقت:

• 26 سانتی متر برای سوژه های ثابت انسانی
• 15 سانتی متر برای اجسام فلزی ساکن

محدودیت های تصویربرداری Wi-Fi

بدون شک، تصویربرداری مایکروویو با استفاده از سیگنال های Wi-Fi یک فناوری قدرتمند برای بومی سازی انسان و سایر اشیاء است. شما به راحتی می توانید موقعیت یک مجموعه خاص از انسان ها و اشیاء را تعیین کنید. با این حال، محدودیت‌هایی در راه اجرای تصویربرداری Wi-Fi وجود دارد.

بیایید در مورد آنها بحث کنیم.

اندازه شی

تکنولوژی تصویربرداری Wi-Fi پیشنهادی بر اندازه جسم سیستم تصویربرداری اشیاء با اندازه بزرگ را بومی سازی می کند. به عنوان مثال:

• کاناپه
• میزها
• پنجره های بزرگ

بدون شک، اشیاء با اندازه بزرگ به راحتی قابل تشخیص و بومی سازی هستند. به دلیل ابعاد واضح برای تجزیه و تحلیل آنها. چه با استفاده از فناوری دو بعدی یا سه بعدی، الگوریتم های پردازش تصویر به راحتی اشیاء با اندازه بزرگ را بدون صرف زمان زیاد شناسایی می کنند.

هنگامی که سیستمی را برای پردازش تصویر آماده می کنید، ابتدا باید به آن اجازه دهید اشیا را به عنوان نمونه یاد بگیرد. این فرآیند یادگیری ماشینی نامیده می شود که یکی از رایج ترین حوزه های هوش مصنوعی (AI) است.

یادگیری ماشینی مرحله اساسی هر نوع تصویربرداری است. برای ساختن فناوری بدون تغذیه سیستم خود قبل از تصویربرداری، باید تجهیزات هوش مصنوعی قدرتمندی بخرید که مانند انسان، شی را تجزیه و تحلیل کند. اما صرف هزینه زیاد فقط برای راحتی کار عاقلانه ای نیست زیرا یادگیری ماشینی آسان است

بنابراین، شما باید سیستم خود را با نمونه‌های اشیا تغذیه کنید تا گرفتن سیگنال‌های WiFi ارسالی بتواند نتایج بهتری نسبت به گیرنده‌های مورد استفاده در تشخیص رادار سنتی و تصویربرداری مایکروویو داشته باشد.

مواد

مواد شی نیز هنگام استفاده از تصویربرداری Wi-Fi برای شناسایی و محلی سازی اهمیت دارد. برای مثال، اگر جسم دارای سطوح بازتابنده باشد، سیستم پیشنهادی نتایج امیدوارکننده‌ای را ارائه می‌دهد.

به عنوان مثال، سطوح فلزی همیشه ثابت کرده‌اند که اجسام بهتری هستند، حتی برای فرکانس‌های نوری یا مادون قرمز.

همین اصل در اینجا نیز به شرح زیر است: یک شی با اندازه بزرگ که دارای سطح بازتابنده است راحت تر از اشیاء فلزی کوچک قابل تصویربرداری است. چرا؟

اگرچه یک جسم براق سیگنال های WiFi خوبی را منعکس می کند، اما اندازه کوچک آن باعث می شود که سطح مقطع برای تشعشعات ورودی متراکم شود. در نتیجه، سیگنال‌های WiFi متعدد ارسال شده نمی‌توانند به درستی آن شی را تصور کنند.

یکی دیگر از مسائل مربوط به بعد شی این است که وقتی اندازه با طول موج سیگنال‌های WiFi متناسب می‌شود، تعامل بین دو موجودیت کاهش می‌یابد.

چگونه محدودیت ابعاد به فرکانس را حل کنیم؟

یک سیستم تصویربرداری Wi-Fi به تفاوت قابل توجهی بین اندازه جسم و طول موج سیگنال‌های WiFi موجود نیاز دارد. اگر اندازه جسم بزرگ است، طول موج سیگنال های WiFi باید کوچکتر باشد و بالعکس.

شما باید ارسال کنیدفرکانس بالاتر، یعنی 5 گیگاهرتز، برای کاهش طول موج سیگنال های WiFi. با این حال، هنوز هیچ نتیجه مشخصی وجود ندارد که سیگنال‌های وای‌فای فرکانس پایین در سیستم‌های تصویربرداری تداخل سنجی غیرفعال با اجسام کوچک‌تر کار کنند.

این به دلیل سطح مقطع کوچک‌تر است که به اجزای سیگنال همبسته اجازه نمی‌دهد تصویربرداری از دیواره دست نخورده باقی می ماند.

برخی از اشیاء کوچکتر که در طول آزمایش های متعدد نمونه برداری شدند عبارتند از:

• سکه
• کلیدها
• ایمنی پین

علاوه بر استفاده از تجهیزات مختلف، تغییر محدوده فرکانس برای تشخیص اشیاء با وضوح فضایی کوچکتر تحت مشاهده است.

وضوح تصویر

وضوح تصویر یک امر ضروری است. ویژگی فناوری پیشنهادی علاوه بر این، به دو عامل زیر بستگی دارد:

• طول موج سیگنال Wi-Fi
• طول آرایه آنتن

شما می توانید وضوح تصویر را با حفظ کردن افزایش دهید ثابت بودن طول موج سیگنال و افزایش طول آرایه آنتن.

در طول آزمایش، دانشمندان سعی کردند وضوح تصویر را با افزایش فرکانس به 5 گیگاهرتز افزایش دهند که باعث کاهش طول موج می شود. سپس آنها طول موج پردازش سیگنال و طول آرایه آنتن را تغییر ندادند.

در نتیجه، دانشمندان هیچ افزایشی در وضوح تصویر مشاهده نکردند. یکی دیگر از یافته های کلیدی این بود که تعداد آنتن ها در فرآیند تصویربرداری اهمیتی نداشت.

اگراگر آنتن را در موقعیت مناسب قرار دهید، تنها با یک جفت آنتن می توانید نتایج مفیدی کسب کنید. چرا؟

آرایه های آنتن تشعشعات جسم تحت مشاهده را می گیرند. استفاده از چندین مکان آنتن بدون شک احتمال وضوح تصویر بهینه را افزایش می دهد، اما این موضوع مربوط به فناوری مقرون به صرفه است.

علاوه بر این، شرکت ها همچنین برای افزایش دامنه آن، آنتن های ارزان قیمتی برای فناوری تصویربرداری Wi-Fi می سازند. و کارایی.

بنابراین، اگر طول آرایه آنتن را ثابت نگه دارید، می توانید جسم را تنها با اندازه گیری قدرت WiFi تصور کنید. تغییر محدوده فرکانس ورودی نیز ممکن است بر وضوح تصویر تأثیر بگذارد.

شی گرایی

جهت گیری شی یکی دیگر از محدودیت ها در فناوری پیشنهادی است. سیستم تصویربرداری WiFi نیاز دارد که جسم در الگوی تشعشع ارسالی باشد. شما قبلاً می دانید که امواج EM یک میدان ایجاد می کنند و در یک ریتم حرکت می کنند. آن فیلد به یک روند برای امواج زیر تبدیل می شود.

اگر یک شی را در آن میدان قرار دهید که جهت آن در موقعیت انحراف قرار داشته باشد، نتایج واقعی را دریافت نخواهید کرد. بنابراین، حفظ جهت شی در الگوی تابش ارسالی مهم است.

علاوه بر این، می توانید به روش های زیر به این موضوع رسیدگی کنید:

• محل آنتن ها را به روشی بهینه تنظیم کنید. .
• آنتن هایی را انتخاب کنید که الگوهای تشعشع بهتری دارند.

این