Wiffract is gebaseerd op een manier om deze signalen te interpreteren om de randen van objecten en hun oriëntatie te detecteren
Het nieuws werd vrijgegeven dat een team van onderzoekers van de Universiteit van Californië in Santa Barbara heeft een methode ontwikkeld om de contouren van stilstaande objecten te bepalen achter een muur die de vervorming van het Wi-Fi-signaal analyseert.
De methode, genaamd Wiffract is gebaseerd op het detecteren van veranderingen in het signaal die optreden verschuldigd aan de interactie van elektromagnetische golven afkomstig van een Wi-Fi-zender met de randen van objecten.
“Het in beeld brengen van vaste landschappen met WiFi is een aanzienlijke uitdaging vanwege het gebrek aan beweging”, zegt Mostofi, hoogleraar elektrotechniek en computertechniek. "We hebben toen een heel andere aanpak gekozen om dit moeilijke probleem aan te pakken, waarbij we ons concentreerden op het traceren van de randen van objecten." De voorgestelde methodologie en experimentele resultaten verschenen op 2023 juni 21 in de Proceedings of the 2023 IEEE National Radar Conference (RadarConf).
De onderzoekers leggen dat uit wanneer een radiofrequentiegolf (RF) van Wifi vindt een randpunt en genereert een kegel van uitgaande stralen bekend als "Keller's kegel" geleid door de principes van de geometrische diffractietheorie (GTD).
Er wordt vermeld dat het wiskundige model van Wiffract kan de randen van stilstaande objecten vastleggen met behulp van de GTD-theorie en de bijbehorende Keller-kegels. Zodra Wiffract ‘randpunten met veel vertrouwen’ identificeert, kan Wiffract objectvormen reconstrueren en de resulterende randkaart verder verbeteren met behulp van geavanceerde computer vision-technieken.
Het wiskundige apparaat dat de onderzoekers gebruiken is gebaseerd op de geometrische theorie van diffractie GTD, die de effecten beschrijft die optreden wanneer een elektromagnetische golf obstakels omringt.
Wiffract-demo
Bij GTD wordt aangenomen dat energie zich langs de stralen voortplant en het golfveld wordt beschouwd als de som van de straaltypevelden. Naast invallende, gebroken en gereflecteerde stralen, De GDT-theorie introduceert het concept van afgebogen stralen, die optreden wanneer de bliksem inslaat op een scherpe rand of punt op het oppervlak van een object.
Als de straal een rand raakt, vormen de afgebogen stralen het oppervlak van een Keller-kegel waarvan de openingshoek gelijk is aan tweemaal de hoek tussen de invallende straal en de raaklijn aan het oppervlak van de rand op het diffractiepunt. Als de invallende straal loodrecht staat op de raaklijn aan de rand, wordt de kegel een vlak, en als hij de punt van het hoekpunt raakt, divergeren de afgebogen stralen uniform in alle richtingen.
"Wanneer een bepaalde golf een randpunt raakt, ontstaat er een kegel van uitgaande stralen volgens Keller's Geometrische Theory of Diffraction (GTD), genaamd de Keller-kegel", legt Mostofi uit. De onderzoekers merken op dat deze interactie niet beperkt is tot zichtbaar scherpe randen, maar van toepassing is op een bredere reeks oppervlakken met een voldoende kleine kromming.
“Afhankelijk van de oriëntatie van de rand laat de kegel verschillende sporen (d.w.z. conische delen) achter op een bepaald ontvangstrooster. "Vervolgens hebben we een wiskundig raamwerk ontwikkeld dat deze conische sporen als handtekeningen gebruikt om de oriëntatie van de randen af te leiden, waardoor een randkaart van de scène ontstaat", vervolgde Mostofi.
De voorgestelde methode vereist geen voorafgaande training van het neurale netwerk en is niet beperkt tot alleen het identificeren van de objecten die tijdens machine learning worden behandeld. In plaats daarvan probeert het neurale netwerk de contouren van willekeurige objecten na te bootsen door hun randen te volgen.
Een signaalanalysator die een set Wi-Fi-ontvangerantennes emuleert houdt rekening met veranderingen in signaalvermogen op individuele punten op een tweedimensionaal vlak. In het signaal dat de analysator bereikt, het neurale netwerk detecteert karakteristieke vervormingen van de afgebogen golven die worden geproduceerd wanneer een golf op een rand botst en herschept de ruimtelijke positie van de randen.
Als demonstratie van de methode organiseerden de onderzoekers de detectie van mock-ups van letters van het Engelse alfabet die achter een muur waren geplaatst, met behulp van drie typische draadloze signaalzenders die op Wi-Fi-frequenties werkten.
Om het signaal te ontvangen, werd een scankar gemaakt met verschillende Wi-Fi-ontvangers die heen en weer bewegen en een reeks antennes emuleren. Opgemerkt moet worden dat de methode niet alleen werkt voor objecten met zichtbare scherpe randen, maar ook toepasbaar is voor objecten met een lichte oppervlaktekromming.
eindelijk als je bent geïnteresseerd om er meer over te wetenkunt u de details in het volgende link.