引言
无线感知是一种利用泛在无线信号实现场景感知的技术。它通过分析无线信号,获得信号传播空间的特性,以实现场景(人+环境)感知。无线感知作为通信感知一体化(ISAC)的关键技术,有望成为未来Wi-Fi和6G网络的核心。本书介绍了作者团队在无线感知方向上的研究成果,重点从特征、算法、数据集等角度讨论了无线感知技术的最新进展。
SmartWirelessSensing
FromIoTtoAIoT
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作者寄语
“人类对物理世界的感知进入了泛在智能的新阶段,物联网与人工智能技术共同推动人类社会从万物互联走向万物智联。风靡一时的词汇AIoT就是来自于人工智能(AI)与物联网(IoT)两个词的结合。作为物联网与人工智能的交叉领域,无线感知正反映了这一趋势,成为当前学术界研究和工业界追寻的热点。其实,早在两千多年前,荀子就讨论了人类感知与智能的关系,在《荀子·正名篇》中郑重写下了“知之在人者谓之知,知有所合者谓之智”。但是,荀子他老人家肯定没能预料到“知”和“智”一旦结合起来,并且从“人”延伸到“物”,是一个怎样的泛在智能的时代。两千多年后的我们,有能力预料吗?”
图书简介
过去几十年,人类对世界的感知手段已经从生物感官发展到强大的传感器和传感网。在传感网中,数以万亿计的设备相互连接,为人类感知周边的环境,奠定了物联网技术的基础。尽管传感器技术很有前景,但其在部署成本和可用性方面仍面临一些限制。首先,广泛部署传感器的经济成本很高。其次,操作和维护大规模传感网的人工成本也很高。最后,在被感知目标上安装传感器会影响便捷性。这些问题使得传感器技术难以胜任所有的感知场景。因此,有必要探索一种无线、无传感器和非接触式的感知技术。
那么有没有可能突破传统思维,在不部署任何专用传感器的情况下也能感知各种场景信息呢?答案是肯定的。环境中存在的无线信号(声、光、射频信号等)在完成本职任务(照明、通信等)的同时,还携带有额外的场景信息。以射频信号为例,信号发射机产生的无线电波在传播过程中会产生直射、反射、散射等物理现象,从而形成多条传播路径。这样一来,在信号接收机处形成的多径叠加信号就携带了反映信号传播空间(信道)特征的信息。无线感知技术通过分析无线信号在传播过程中的变化,获得信道的特性,以实现场景的感知。无线感知提供了一种全新的对物理世界的感知方式,即无须部署传感器,只“复用”环境中已有的无线信号即可实现场景感知。这种技术将人类对物理世界的感知方式推动到了一个新的阶段——从以前单纯依赖部署专用传感器的方式升级为“专用”与“复用”相结合的方式。
在这本书中,我们旨在为读者呈现我们团队对无线感知技术的探索和理解。具体而言,本书从基于Wi-Fi的人员感知技术切入,采用自上而下的方式介绍人员感知的三个主题,分别是人员检测、人员定位和活动识别。对于每个主题,本书通过总结当下最前沿的科研工作来呈现该技术的最新进展。在追踪最前沿进展的同时,本书还挖掘了该领域存在的三个最突出的问题,并提出了作者对这些问题的思考和尝试。我们希望这本凝聚着作者十余年心血的书能够推动无线感知领域的发展,我们也将与同行们一道努力将无线感知技术带入千家万户。
本书预期的读者对象包括移动和普适计算领域的研究人员和专家学者。此外,我们也诚挚地希望本书能够让物联网领域的技术人员和相关从业者有所收获,帮助他们解决工程应用中的实际问题。本书也可作为计算机科学与技术、软件工程等专业的本科生、硕士和博士研究生的课外参考书籍,帮助那些不熟悉无线感知的学生挖掘研究方向,寻找研究灵感,促进交叉学科的繁荣发展。
作者介绍
杨铮
清华大学副教授,博士生导师,IEEEFellow。他在清华大学获得本科学位,在香港科技大学获得博士学位。他的研究兴趣包括物联网、工业互联网、定位与感知、智慧城市等。曾获得国家自然科学二等奖,主持国家优青项目,入选“万人计划”青年拔尖人才、北京市科技新星。
钱堃
加州大学圣迭戈分校博士后。他于年和年分别获得清华大学本科和博士学位。他的研究兴趣包括物联网感知、下一代移动通信、普适计算。他在ACMSIGCOMM,NSDI,MobiCom,IEEETMC等国际期刊和会议上发表多篇论文。
吴陈沭
香港大学计算机系助理教授、博士生导师,美国OriginWireless首席科学家。他于清华大学获得本科和博士学位,曾在密歇根大学、普林斯顿大学、马里兰大学从事研究工作。其研究兴趣包括人工智能物联网、无线感知、室内定位、智慧健康等。曾获CCF优秀博士学位论文奖、百人会英才奖等。在无线感知领域的成果已商用落地,获CES(全球电子消费展)创新奖、CES最佳创新奖等。
张驿
清华大学博士研究生。他于年获得北京邮电大学通信工程学士学位,于年在香港大学计算机科学系担任助理研究员。他的研究兴趣包括无线感知、模式识别和移动计算。他在ACMMobiSys,IEEETPAMI,ACMTOSN,SpringerWASA等国际期刊和会议上发表多篇论文。
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