Uygulamalar & WiFi Görüntülemenin Sınırları

Yaygın olarak BT olarak bilinen Bilgi Teknolojileri, otomobil, konut, yazılım ve tıp gibi birçok sektörü geliştirdi. BT uzmanları ve bilim insanları da Wi-Fi görüntüleme olarak bilinen güçlü bir görüntüleme teknolojisinin fizibilitesini araştırdı.

Hesaplamalı görüntüleme teknolojisi, nesne algılama ve tanımlamada geniş bir kapsama sahiptir. Bilim insanları geleneksel mikrodalga görüntülemeyi kullanarak birçok teknik geliştirdiler. Ancak verimli sonuçlar elde edemediler.

Bu nedenle teknolojiyi geliştirdiler ve bu yazıda ele alacağımız Wi-Fi görüntülemeyi tanıttılar.

Kablosuz Görüntüleme Nedir?

Kablosuz görüntüleme, görüntüleri kablosuz bir ağ üzerinden yakalayan ve ileten bir teknolojidir. Kulağa basit gelebilir, ancak öyle değildir.

Kablosuz görüntüleme, aşağıdakiler de dahil olmak üzere birçok sektörü kapsayan geniş bir kavramdır:

• Otomobil
• Akıllı ev veya IoT
• Endüstriyel uygulamalar

WiFi görüntülemenin uygulamalarını ve kullanım alanlarını inceleyeceğiz. Ama önce bu teknolojinin ne olduğunu anlayalım.

Giriş

Wi-Fi ya da kablosuz internet teknolojisi, 1997 yılında insanların modern ağ cihazlarını kullanmaya başlamasıyla ortaya çıkmıştır. Bundan önce internetin kaynağı telefon hatları ve benzeri diğer kablo bağlantılarıydı.

Bu teknoloji eski olduğu için kullanıcılar kablolu internetten hiçbir zaman daha iyi bir şey elde edemedi. Yavaştı ve ağ kesintileriyle doluydu. Ayrıca bir kaynaktan bir hedefe veri göndermek riskli bir iş olduğu için güvenilir değildi.

Zamanla Wi-Fi Birliği kablosuz teknolojideki gelişmeleri takip ederek Wi-Fi cihazlarını geliştirdi. Buna yönlendirici, modemler, anahtarlar ve güçlendiriciler de dahildi.

Bu cihazlar, her tür ağ istasyonuyla çalışan IEEE WLAN standartlarını takip eder. Ev internet bağlantılarımızda kullanılan en yaygın WLAN standardı 802.11ax'tır.

Wi-Fi teknolojisinin hayatımızda ne kadar önemli hale geldiğini hepimiz biliyoruz. Aşağıda Wi-Fi'nin yaygın kullanım alanları yer almaktadır:

• İletişim
• Veri Paylaşımı
• Çevrimiçi oyun

Wi-Fi kapsamını neredeyse her yerleşim alanına genişlettikçe, bilim insanları Wi-Fi'nin başka uygulamalar için de kullanılabileceğini keşfettiler. Buldukları keşiflerden biri, Wi-Fi sinyallerini kullanarak mikrodalga görüntüleme sürecini ilerletmekti.

Devam etmeden önce, bu makale boyunca kullanılan birkaç teknik terimi anlayalım.

Uzamsal Frekans Alanı

Uzamsal alan, herhangi bir nesnenin statik görüntüsünü ifade ederken, frekans alanı görüntüyü hareketli pikselleriyle analiz eder. Bu, Wi-Fi görüntülemedeki alıcıların görüntünün uzamsal frekans alanındaki bilgilerini yakaladığı anlamına gelir.

Pasif Bistatik WiFi Radar

Bir bistatik radar, ayrı WiFi göndericileri ve alıcıları olan bir radar sisteminin menzilini ölçmek için kullanılan bir cihazdır. Pasif bistatik WiFi radar sisteminde, alıcılar göndericilerden bir sinyal geldiğinde zaman farkını ölçer.

Bu alıcılar aynı zamanda gerçek hedeften yansıyan iletilen WiFi sinyallerinin zamanını hesaplamaktan da sorumludur.

Mikrodalga Görüntüleme ve WiFi Görüntüleme Sistemi

Mikrodalga görüntüleme, WiFi görüntülemeden daha eski bir teknolojidir. Bilim insanlarının teknolojiyi yükseltmeye gitmelerinin ana nedeni, mikrodalga görüntülemenin daha fazla işlem süresi tüketmesidir.

Bu görüntüleme tekniği, iyi sonuçlar veren mekanik ve elektrikli ışın taraması sunmuştur. Ancak, her iki teknikteki veri toplama süresi, uzaysal frekans görüntülemede görüntülerin işlenmesini geciktiren bir dezavantajdı.

Mikrodalga görüntüleme, nesne tespiti ve tanımlaması için tercih edilebilir bir seçenekti. Yine, taranan numuneler en son teknoloji kullanılarak işlendi. Ancak yine, bir ışını bir alan üzerinde taramak için zaman sınırlaması ana sorundu.

Bilim insanları aynı teknolojiyi nesne tespiti için de kullandılar, ancak cihazlar insanlardan gelen düşük termal kaynaklı elektromanyetik radyasyonu yakalayamadığı için ilerleme kaydedemediler.

Yüksek hassasiyete ve daha geniş bant genişliğine sahip modern bir alıcı ve sinyal işleme ekipmanı satın almak için büyük bir yatırım gerekiyordu.

WiFi Görüntüleme Sistemi

Teknoloji güncellemesi Wi-Fi kullanımı ile başladı. Ancak, elbette hepimiz Wi-Fi'nin her yerde olduğunu biliyoruz, bu da her yerde mevcut olduğu anlamına geliyor.

Evde, ofiste, restoranda, tren istasyonunda veya stadyumda, Wi-Fi özellikli cihazlarınız kablosuz sinyalleri alır. Bilim insanlarının Wi-Fi'den yararlanmasının ve mikrodalga görüntülemeyi geliştirmesinin nedeni budur.

Bilim insanları Wi-Fi'yi insanları duvarın içinden görüntülemek ve sınıflandırmak için de kullandılar. Radyo dalgaları perdelerden, kumaşlardan ve duvarlardan kolayca geçebildiğinden, Wi-Fi karmaşık nesneleri görüntülemek için güçlü bir araçtır.

Sinyal işleme, optik ve kızılötesi dalga boylarındaki opaklığı nedeniyle Wi-Fi radyasyonlarında da daha verimlidir.

Bu nedenle, yeni teknik Wi-Fi sinyallerini kullanarak geleneksel mikrodalga görüntülemeyi kullanır. Bu sinyalleri aydınlatan bağımsız WiFi vericileri süreci başlatmaktan sorumluyken, alıcı görüntünün bilgilerini uzamsal frekans örneklemesi ve etki alanında yakalar.

Yeni Wi-Fi görüntüleme sistemi, üçüncü taraf radyasyonunda pasif radar tekniklerini kullanır. Pasif radar bu radyasyonları kullanır:

• Algılama
• Takip

Mikrodalga ve WiFi görüntüleme arasındaki bir diğer fark, ilkinin görüntüleri işlemek için seyrek anten dizileri kullanmasıdır. Ne yazık ki, bu sadece çok düşük termal olarak üretilen EM radyasyonlarını ölçer.

Öte yandan, yükseltilmiş teknoloji normal alıcılarda 25 MHz frekansında ve 10 mikrosaniye entegrasyon süresinde çalışan Wi-Fi sinyallerini kullanmaktadır. Frekans ve entegrasyon süresi, hesaplamalı görüntüleme için WiFi sinyalleri kullanılarak iyileştirilmiştir.

Bu nedenle, mikrodalga görüntüleme sisteminin yükseltilmiş versiyonunda önerilen yöntem düşük maliyetli ekipmanlarda çalışabilir ve daha iyi sonuçlar verebilir. Seyrek bir dizi kullanmak için geniş bant genişliğine sahip alıcılara yatırım yapmaya gerek yoktur.

Mevcut alıcılar, neredeyse her yerde mevcut oldukları için Wi-Fi sinyallerini kullanabilir. Ayrıca, tahsis edilen zamanda yalnızca ilişkili sinyal bileşenleri kalır. Bu nedenle, bu sinyaller algılama ve iletişim amaçları için hesaplamalı görüntülemeyi artırabilir.

Wi-Fi Görüntüleme Neden Daha İyi Bir Yaklaşımdır?

Wi-Fi sinyallerini kullanarak görüntüleme, çeşitli nedenlerden dolayı önceki teknolojilerden daha iyidir. Örneğin, Wi-Fi sinyal işleme kullanarak görüntüleme, gizliliği koruyan bir faktör içerir.

Ayrıca, üst düzey alıcılar satın almak için binlerce dolar harcamak zorunda değilsiniz. WiFi güç ölçümleri, görüntülemeyi başarılı kılmak için nesne algılama ve sınıflandırmayı analiz etmek için yeterlidir.

Görüntüleme için özel donanımlar mevcut olsa da, bunlar projenin maliyetini önemli ölçüde artıran başka eklentiler gerektirir.

Örneklenen uzamsal frekans bilgisi kullanılarak, sonuçlar insan ve metalik nesnelerin lokalizasyonunu gösterdi. Bu, aşağıdaki medyan doğruluğu ile Wi-Fi görüntülemenin başarı oranını kanıtladı:

• Statik insan denekler için 26 cm
• Statik metalik nesneler için 15 cm

Wi-Fi Görüntülemenin Sınırlamaları

Hiç şüphesiz, Wi-Fi sinyallerini kullanan mikrodalga görüntüleme, insanları ve diğer nesneleri yerelleştirmek için güçlü bir teknolojidir. Belirli bir insan ve nesne kümesinin konumunu kolayca bulabilirsiniz. Bununla birlikte, Wi-Fi görüntülemenin uygulanmasında bazı sınırlamalar vardır.

Hadi bunları tartışalım.

Nesne Boyutu

Önerilen Wi-Fi görüntüleme teknolojisi, nesnenin boyutuna dayanmaktadır. Görüntüleme sistemi, örneğin büyük boyutlu nesnelerin yerini tespit etmektedir:

• Kanepe
• Masalar
• Büyük pencereler

Hiç şüphesiz, büyük boyutlu nesneleri tespit etmek ve lokalize etmek, analiz edilmesi kolay boyutları nedeniyle kolaydır. 2D veya 3D teknolojisi kullanılsın, görüntü işleme algoritmaları büyük boyutlu nesneleri fazla zaman harcamadan kolayca tanımlar.

Görüntü işleme için bir sistem hazırladığınızda, önce nesneleri örnek olarak öğrenmesini sağlamalısınız. Bu sürece yapay zekanın (AI) en yaygın alanlarından biri olan makine öğrenimi denir.

Makine öğrenimi, her türlü görüntülemenin temel adımıdır. Görüntüleme öncesinde sisteminizi beslemeden teknoloji oluşturmak için, nesneyi insanlar gibi analiz eden güçlü yapay zeka ekipmanı satın almalısınız. Ancak makine öğreniminin uygulanması kolay olduğundan, sadece kolaylık sağlamak için çok fazla para harcamak akıllıca değildir.

Bu nedenle, iletilen WiFi sinyallerini yakalamanın geleneksel radar algılama ve mikrodalga görüntülemede kullanılan alıcılardan daha iyi sonuçlar verebilmesi için sisteminizi nesnelerin örnekleriyle beslemeniz gerekir.

Malzeme

Algılama ve konumlandırma için Wi-Fi görüntüleme kullanılırken nesnenin malzemesi de önemlidir. Örneğin, önerilen sistem nesnenin yansıtıcı yüzeylere sahip olması durumunda umut verici sonuçlar sağlar.

Örneğin, metalik yüzeylerin optik veya kızılötesi frekanslar için bile her zaman daha iyi nesneler olduğu kanıtlanmıştır.

Aynı prensip burada da geçerlidir: yansıtıcı bir yüzeye sahip büyük boyutlu bir nesneyi görüntülemek küçük metalik nesneleri görüntülemekten daha kolaydır. Neden?

Parlak bir nesne iyi WiFi sinyalleri yansıtsa da, küçük boyutu kesit alanını gelen radyasyon için sıkışık hale getirir. Sonuç olarak, iletilen çoklu WiFi sinyalleri bu nesneyi düzgün bir şekilde hayal edemez.

Nesnenin boyutuyla ilgili bir başka sorun da, boyut WiFi sinyallerinin dalga boyuyla orantılı hale geldiğinde, iki varlık arasındaki etkileşimin azalmasıdır.

Boyut-Frekans Sınırlaması Nasıl Çözülür?

Bir Wi-Fi görüntüleme sistemi, nesnenin boyutu ile mevcut WiFi sinyallerinin dalga boyu arasında önemli bir fark gerektirir. Nesnenin boyutu büyükse, WiFi sinyallerinin dalga boyu daha küçük olmalıdır ve bunun tersi de geçerlidir.

WiFi sinyallerinin dalga boyunu azaltmak için daha yüksek bir frekans, yani 5 GHz iletmeniz gerekir. Ancak pasif interferometrik görüntüleme sistemlerinde düşük frekanslı WiFi sinyallerinin daha küçük nesnelerle çalıştığına dair henüz somut bir sonuç yoktur.

Bunun nedeni, korelasyonlu sinyal bileşenlerinin duvar boyunca görüntülemede bozulmadan kalmasına izin vermeyen daha küçük kesit alanıdır.

Çoklu deneyler sırasında örneklenen daha küçük nesnelerden bazıları şunlardı:

• Madeni Para
• Anahtarlar
• Emniyet pimi

Farklı ekipmanlar kullanmanın yanı sıra, daha küçük uzaysal çözünürlüklü nesneleri tespit etmek için frekans aralığının değiştirilmesi gözlem altındadır.

Görüntü Çözünürlüğü

Görüntüleme çözünürlüğü, önerilen teknolojinin temel bir özelliğidir ve aşağıdaki iki faktöre bağlıdır:

• Wi-Fi sinyal dalga boyu
• Anten dizisi uzunluğu

Sinyal dalga boyunu sabit tutup anten dizisinin uzunluğunu artırarak görüntüleme çözünürlüğünü artırabilirsiniz.

Deney sırasında, bilim insanları frekansı 5 GHz'e çıkararak görüntü çözünürlüğünü artırmaya çalıştılar, bu da dalga boyunu azalttı. Daha sonra sinyal işleme dalga boyunu ve anten dizisi uzunluğunu değiştirmediler.

Sonuç olarak, bilim insanları görüntüleme çözünürlüğünde herhangi bir artış gözlemlemediler. Bir diğer önemli bulgu ise görüntüleme sürecinde anten sayısının önemli olmamasıydı.

Anteni doğru konuma yerleştirirseniz, yalnızca bir çift antenle verimli sonuçlar alabilirsiniz. Neden?

Anten dizileri gözlem altındaki nesneden gelen radyasyonları yakalar. Birden fazla anten konumu kullanmak şüphesiz optimum görüntüleme çözünürlüğü olasılığını artırır, ancak bu maliyet etkin bir teknoloji meselesidir.

Ayrıca şirketler, Wi-Fi görüntüleme teknolojisinin kapsamını ve verimliliğini artırmak için düşük maliyetli antenler de üretiyor.

Bu nedenle, anten dizisi uzunluğunu sabit tutarsanız nesneyi yalnızca WiFi güç ölçümleriyle hayal edebilirsiniz. Gelen frekans aralığının değiştirilmesi de görüntüleme çözünürlüğünü etkileyebilir.

Nesne Yönelimi

Nesnenin yönelimi, önerilen teknolojideki bir başka kısıtlamadır. WiFi görüntüleme sistemi, nesnenin iletilen radyasyonun deseninde olmasını gerektirir. EM dalgalarının bir alan oluşturduğunu ve bir ritim içinde hareket ettiğini zaten biliyorsunuz. Bu alan, sonraki dalgalar için bir eğilim haline gelir.

Eğer bu alana yönü saptırıcı konumda olan bir nesne yerleştirirseniz, doğru sonuçlar elde edemezsiniz. Bu nedenle, nesnenin yönünü iletilen radyasyonun deseni içinde tutmak önemlidir.

Ayrıca, bu sorunu aşağıdaki şekillerde ele alabilirsiniz:

• Antenlerin konumunu optimize edilmiş bir şekilde ayarlayın.
• Daha iyi ışıma örüntüsüne sahip antenleri seçin.

İki uzamsal frekans boyutunda faydalı bir sonuç elde etmek için desenin yatay ve dikey eksenini bilmek önemlidir.

Wi-Fi Görüntüleme Uygulamaları

Wi-Fi görüntülemenin çeşitli uygulamaları ticari ve endüstriyel amaçlar için kullanılmaktadır.

Envanter Takibi

Alışveriş merkezleri ve AVM'ler envanter yönetimi için radar sensörlü arabalar kullanmaktadır. Radar kontrollü bu arabalar herhangi bir sensör etiketine ihtiyaç duymamaktadır çünkü her bir araba özel bir ID ile çalışmaktadır.

Veri tabanı arabaları çeşitli ekipler halinde gruplandırır ve ardından gözetmen her ekibe bir görev tahsis eder.

Bu arabalar depoların envanterini verimli bir şekilde yönetmede başarılıdır. Dahası, müşteriler bu arabaları martın tesislerinde de alabilir ve nakitsiz bir satın alma sistemi ile alışverişin tadını çıkarabilirler.

Akıllı Evler

IoT, konut sektöründeki bir sonraki büyük atılımdır. Wi-Fi görüntüleme teknolojisi, aşağıdakiler de dahil olmak üzere büyük nesneleri tanımlamak için geleneksel radar algılaması gerçekleştirir:

• Kapılar
• Pencereler
• Buzdolabı

Evinizdeki büyük nesneleri kontrol etmek için antenler ve gerekli sensörleri yerleştirebilirsiniz. Örneğin, anten dizisi tarafından ölçülen uzamsal frekanslar mevcut iletişim sinyallerini doğrulayabilir ve nesnenin durumu hakkında sizi bilgilendirebilir.

Ayrıca, Wi-Fi sinyal işleme kullanarak nesnenin hareketini kontrol etmek için ortalama uzamsal karşılıklı tutarlılık ve yatay ve dikey yönleri kullanarak tüm sistemi programlayabilirsiniz.

Pasif görüntüleme sistemleri nesnenin boyutlarını analiz etmek için WiFi sinyallerine ihtiyaç duyduğundan, bu uygulamanın ana kısıtlaması istikrarlı bir ağa sahip olmaktır.

SSS

WiFi Doppler nedir?

WiFi Doppler, bir nesnenin konumunu ve hareketini algılamak için yalnızca tek bir WiFi cihazı kullanan bir algılama teknolojisidir. WiFi Doppler kullanarak sonuç almak için birden fazla WiFii cihazına ihtiyacınız yoktur.

WiFi Duvarların Arasını Görebilir mi?

Evet. Duvarların arkasını görmek için Wi-Fi sinyallerini kullanabilirsiniz.

WiFi'ın Duvardan Geçmesini Nasıl Sağlarım?

1. Wi-Fi menzil genişleticileri kullanarak şirket içi WiFi'yi güçlendirin.
2. Bir örgü ağ dağıtın.

Birden Fazla WiFi Sinyali Birbiri Aracılığıyla İletilir. Nasıl?

Yönlendiriciler aynı kanalda çalışıyorsa WiFi sinyalleri genellikle kesişir.

WiFi Sinyalleri Duvar Görüntüleme Yoluyla Sonuç Üretebilir mi?

Evet, çünkü WiFi duvarlardan geçebilen radyo dalgaları kullanır.

Sonuç

Wi-Fi görüntüleme, neredeyse her konut, ticari ve endüstriyel alanda bulunması nedeniyle görüntü işleme alanında yaygınlaşmaktadır. Bu nedenle, bir nesnenin konumunu ve hareketini tespit etmek için Wi-Fi görüntülemeyi kullanmak, insan yararı için bir sonraki büyük teknoloji olacaktır.