- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -

[Не]обычные сети: как обнаружить воду в сумке с помощью Wi-Fi

Группа американских исследователей опубликовала исследование (PDF [1]), в котором описала метод распознавания подозрительных объектов в багаже с помощью обычного Wi-Fi. «Подозрительные объекты» здесь — металлические предметы и жидкости.

Далее о том, как это работает.

[Не]обычные сети: как обнаружить воду в сумке с помощью Wi-Fi - 1 [2]
/ PxHere [3] / PD

Как работает «Wi-Fi-детектор»

Металлы и жидкости создают помехи для беспроводного сигнала. Сумки же делаются из ткани или пластика — через них сигнал проходит с легкостью. Поэтому появляется возможность использовать информацию о состоянии канала (CSI [4]) для обнаружения подозрительных объектов в багаже.

Исследователи разработали специальную систему, которой требуются только Wi-Fi-устройства с двумя или тремя антеннами. Она анализирует CSI, зависящую от комплекса параметров: амплитуды, частоты и фазы беспроводного сигнала, и оценивает её изменения (называемые замираниями [5]).

В частности, для расчета комплексной величины CSI для каждой поднесущей частоты используется формула:

[Не]обычные сети: как обнаружить воду в сумке с помощью Wi-Fi - 2

где H(fk) — ответ канала на поднесущую частоту с центральной частотой fk, а |H(fk)| и ∠H(fk) обозначают амплитуду и фазу соответственно. Другие формулы для расчетов подробно описаны в самом исследовании (на страницах 4–6 [1]).

Далее работа ведется в два этапа. Сперва определяют наличие подозрительных объектов, а затем — их тип.

Сумку или чемодан ставят ближе к передающей антенне, чтобы определить, имеются ли искажения CSI. На втором этапе используют обе антенны — приемник, передатчик. Их располагают рядом, чтобы перехватить отраженный от объекта сигнал. Для выбора поднесущих частот в этом случае применяется метод k-ближайших соседей (k-NN [6]).

Металлические объекты разной формы и разный объем жидкости по-разному искажают параметры сигналов. Например, чем выше амплитуда отраженного сигнала, тем больше жидкости в условной бутылке.

Полный цикл работы системы выглядит вот так:

[Не]обычные сети: как обнаружить воду в сумке с помощью Wi-Fi - 3

Исследователи полгода тестировали систему на пятнадцати объектах, которые случайным образом размещали в шести разных сумках. Результаты экспериментов показали, что их установка способна определить наличие подозрительных объектов с сочностью до 95%. При этом точность определения материала составила 90%, а погрешность измерения объема жидкости и размеров металлических предметов равнялась 16 мл и 0,5 см, соответственно.

По словам авторов исследования, разработанная система может пригодиться для проверки сумок и багажа в музеях, аэропортах, школах, вокзалах и так далее. Wi-Fi-проверка будет быстрее, дешевле и не нарушит личное пространство людей (в отличие от «ручного» досмотра).

Как еще используют Wi-Fi

Похожу методику, использующую информацию о состоянии беспроводного канала (CSI), применили [7] ученые из Университета Британской Колумбии (Канада). В своем исследовании (PDF [8]) они описали, как с помощью CSI следить за положением людей: сидят они, стоят или двигаются.

В зависимости от положения, человеческое тело по-разному отражает сигналы (создает разные помехи). Оказалось, что каждой позе соответствует уникальная CSI. По словам исследователей, технология сможет найти применение в сферах здравоохранения (система будет оповещать медиков о падениях пациентов) и безопасности (Wi-Fi станет своеобразным датчиком движения).

[Не]обычные сети: как обнаружить воду в сумке с помощью Wi-Fi - 4
/ Pexels [9] / PD

Аналогичный подход предложила [10] группа исследователей из США. Только для слежения за активностью и перемещением людей в помещении они используют все подключенные устройства: ноутбуки, «умные» холодильники, телевизоры и так далее.

Есть более «попсовые» примеры. Так исследователи из Норвегии решили [11] с помощью беспроводных технологий считать количество пассажиров в автобусах. Установленное в салоне устройство фиксирует Wi-Fi-сигналы всех мобильных девайсов людей и считает их количество. Задача — точнее оценивать пассажиропоток и корректировать движение общественного транспорта.

Таким образом, Wi-Fi можно использовать не только для передачи данных. Технология может пригодиться для обнаружения подозрительных объектов, регулирования транспортного движения, ухода за пожилыми людьми и детьми, а также защиты дома от грабителей.

Преимущество подхода заключается в том, что для работы таких систем не нужно закупать дополнительное железо или «навешивать» сенсоры на людей.


О чем мы пишем на сайте VAS Experts:

Автор: VASExperts

Источник [14]


Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru

Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/besprovodny-e-seti/290812

Ссылки в тексте:

[1] PDF: http://www.winlab.rutgers.edu/~yychen/papers/Towards%20In%20baggage%20Suspicious%20Object%20Detection%20Using%20Commodity%20WiFi.pdf

[2] Image: https://habr.com/company/vasexperts/blog/421695/

[3] PxHere: https://pxhere.com/en/photo/849978

[4] CSI: https://en.wikipedia.org/wiki/Channel_state_information

[5] замираниями: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D1%81%D0%B8%D0%B3%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%B0

[6] k-NN: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B4_k-%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D0%B6%D0%B0%D0%B9%D1%88%D0%B8%D1%85_%D1%81%D0%BE%D1%81%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%B9

[7] применили: https://open.library.ubc.ca/cIRcle/collections/ubctheses/24/items/1.0365967

[8] PDF: https://open.library.ubc.ca/media/download/pdf/24/1.0365967/4

[9] Pexels: https://www.pexels.com/photo/aisle-bus-people-seats-512468/

[10] предложила: http://www.winlab.rutgers.edu/~yychen/papers/Eeyes%20mobicom14%20wang.pdf

[11] решили: https://ieeexplore.ieee.org/document/8317687/

[12] Интернет в деревню — строим радиорелейную Wi-Fi-сеть: https://vasexperts.ru/blog/telekom/internet-v-derevnyu-stroim-radiorelejnuyu-wi-fi-set/

[13] Выстрел в ногу: критические ошибки в строительстве сетей операторов связи: https://vasexperts.ru/blog/telekom/ekonomiya-na-spichkax-i-neskolko-sposobov-vystrelit-sebe-v-nogu-kriticheskie-oshibki-v-stroitelstve-setej-operatorov-svyazi/

[14] Источник: https://habr.com/post/421695/?utm_campaign=421695