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無需語音指令，無需佩戴設(shè)備，家中Wi-Fi信號(hào)即可化身“感知管家”，精準(zhǔn)捕捉人體活動(dòng)并指揮智能設(shè)備自動(dòng)響應(yīng)——天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算團(tuán)隊(duì)近日在無線感知領(lǐng)域取得里程碑式突破，其研究成果《基于Wi-Fi信號(hào)的家居環(huán)境無感化感知系統(tǒng)》于2025年12月2日發(fā)表于國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《IMWUT》（ACM Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies），標(biāo)志著智能家居向“無感化”服務(wù)邁出關(guān)鍵一步。 當(dāng)前主流的智能家居控制模式，仍依賴語音指令、手機(jī)APP操作或?qū)Ｓ?a href="http://m.4huy16.com/keyword/傳感器" target="_blank" class="relatedlink">傳感器，不僅操作繁瑣，還難以實(shí)現(xiàn)對用戶需求的實(shí)時(shí)感知與主動(dòng)響應(yīng)。“當(dāng)用戶在沙發(fā)上睡著時(shí)，不會(huì)特意下達(dá)調(diào)低空調(diào)溫度的指令；老人夜間起夜時(shí)，也不可能先去觸碰開關(guān)。”團(tuán)隊(duì)核心成員、天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授佟鑫宇解釋，傳統(tǒng)模式的“被動(dòng)響應(yīng)”瓶頸，正是他們此次攻關(guān)的核心目標(biāo)。研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，聚焦家家戶戶都已普及的Wi-Fi信號(hào)，發(fā)現(xiàn)其在傳播過程中會(huì)因人體活動(dòng)產(chǎn)生細(xì)微擾動(dòng)，這些擾動(dòng)中蘊(yùn)含著豐富的行為信息，如同為環(huán)境裝上了“隱形眼睛”。 將實(shí)驗(yàn)室中的技術(shù)構(gòu)想落地到真實(shí)家庭環(huán)境，團(tuán)隊(duì)面臨著兩大棘手難題：復(fù)雜家居環(huán)境中家具遮擋、信號(hào)反射導(dǎo)致的感知精度不足，以及系統(tǒng)部署需要專業(yè)人員調(diào)試的繁瑣流程。針對“部署難”的痛點(diǎn)，科研人員創(chuàng)新性地借力家庭中常見的掃地機(jī)器人，將其改造為“環(huán)境信息自動(dòng)采集員”。當(dāng)掃地機(jī)器人進(jìn)行日常清掃建圖時(shí)，系統(tǒng)會(huì)同步完成家庭物理空間地圖與Wi-Fi信號(hào)地圖的構(gòu)建，還能以0.1米的高精度定位路由器、智能音箱等設(shè)備位置。用戶無需額外操作，只需讓掃地機(jī)器人正常工作一次，就能完成整個(gè)系統(tǒng)的初始化，徹底省去了專業(yè)安裝和手動(dòng)測量的麻煩。 為破解“精度低”的瓶頸，團(tuán)隊(duì)摒棄了傳統(tǒng)模型中信號(hào)無遮擋的理想化假設(shè)，首次針對物品繁雜的真實(shí)家居場景，構(gòu)建了全新的Wi-Fi信號(hào)傳播理論模型。該模型能夠精準(zhǔn)“理解”信號(hào)在桌椅、家電等障礙物間的反射、散射規(guī)律，即使在多人活動(dòng)或設(shè)備密集的復(fù)雜環(huán)境中，也能穩(wěn)定識(shí)別用戶的位置、動(dòng)作甚至狀態(tài)需求。在實(shí)際測試中，當(dāng)用戶走向客廳時(shí)，燈光會(huì)提前亮起；當(dāng)檢測到用戶在書桌前就坐，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將燈光調(diào)節(jié)至適合閱讀的亮度；夜間老人起身時(shí)，走廊地腳燈將柔和亮起，避免強(qiáng)光刺眼。 
這項(xiàng)技術(shù)不僅大幅提升了智能家居的使用體驗(yàn)，更在節(jié)能與健康守護(hù)方面展現(xiàn)出顯著價(jià)值。通過精準(zhǔn)感知人員存在與活動(dòng)狀態(tài)，可避免無人區(qū)域的能源浪費(fèi)，試點(diǎn)家庭測試顯示，該技術(shù)能使全屋家電能耗降低15%—20%。在老年家庭場景中，系統(tǒng)還可通過監(jiān)測老人活動(dòng)頻率，在長時(shí)間無活動(dòng)時(shí)自動(dòng)向子女發(fā)送提醒，為獨(dú)居老人提供安全保障。與依賴攝像頭的監(jiān)控式感知不同，該技術(shù)僅通過分析Wi-Fi信號(hào)變化實(shí)現(xiàn)感知，不會(huì)采集圖像信息，有效規(guī)避了隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)。 該研究由天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授李克秋、副教授佟鑫宇及網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院助理研究員陳勝共同指導(dǎo)，博士生譚人瑞、孟暄棋為論文第一作者。佟鑫宇表示，這項(xiàng)成果為無線感知技術(shù)走向千家萬戶掃清了關(guān)鍵障礙，下一步團(tuán)隊(duì)將開展多戶型環(huán)境適配性測試，并與智能家居企業(yè)合作推進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化，讓更多家庭早日享受到“懂人心、會(huì)思考”的無感化智能生活。業(yè)內(nèi)專家評(píng)價(jià)，該技術(shù)以普通Wi-Fi為載體，無需新增專用硬件，具備極強(qiáng)的普及潛力，有望推動(dòng)智能家居從“設(shè)備聯(lián)網(wǎng)”向“場景智能”實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。 |
