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Wi-Fi 仍然是无线连接的首选，而且丝毫没有放缓的迹象。如今，有超过 195 亿台支持 Wi-Fi 的设备正在使用中，包括智能手机、笔记本电脑、安全摄像头、智能插头以及几乎所有类型的物联网设备。但连接已不再是 Wi-Fi 信号唯一可用的应用，以下是 Wi-Fi 应用创新前沿的一些动态。
许多人主要将 Wi-Fi 与流媒体视频、浏览网页或传输文件等活动联系在一起。然而，Wi-Fi 技术现在正以多种方式应用于数据传输以外的领域。虽然其中一些应用可能没有得到广泛的宣传，但它们有可能改变我们对这项技术的理解和利用。为了探索这一创新领域，我们整理了 Wi-Fi 的五种鲜为人知的非数据传输用途。
1 – Wi-Fi 感应
Wi-Fi 感应是利用 Wi-Fi 信号的微小变化来检测物理环境的变化。最初，Wi-Fi 是为了通信目的而创建的——在设备之间传输数据——但研究人员很快发现，同样的信号可以做更多的事情。
当 Wi-Fi 信号在空间中传播时，它们会从物体、墙壁和人身上反射，从而在信号模式中产生微妙的扭曲。这些扭曲可以通过分析来检测运动、手势，甚至呼吸或心率等生物功能。
Wi-Fi 传感技术的起源可以追溯到学术研究，早期在麻省理工学院等机构取得了突破。这些机构的研究团队探索了射频 (RF) 信号（例如 Wi-Fi 中使用的信号）如何在无需摄像头或物理传感器的情况下提供非侵入式环境感知。通过分析信号中断，可以识别人类活动，例如走路、坐着，甚至挥手，从而使 Wi-Fi 传感成为家庭、办公室和公共场所监控和控制的替代方案。
Origin Wireless 和 Cognitive Systems 等公司在家庭安全系统中使用了这项技术。例如，Origin Wireless 的 Hex 家庭系统 使用 Wi-Fi 提供无需摄像头的运动检测。Wi-Fi 感应易于适应且经济高效，因为大多数环境已经拥有 Wi-Fi 基础设施，这意味着无需大量投资新硬件即可利用感应功能。
2 – 手势识别
手势识别是 Wi-Fi 的另一种创新非数据传输用例，其原理与 Wi-Fi 感应相同。该技术通过分析 Wi-Fi 信号在环境中的人和物体上反射和反弹的方式，来解读动作。
具体来说，它可以测量因运动引起的信号强度和相位变化。当一个人做出挥手或指指点点等手势时，路由器和接入点发出的 Wi-Fi 信号会与人的身体相互作用，形成独特的反射和衍射模式。
先进的算法处理这些模式以识别特定的手部或身体动作，然后将其转换为命令或动作。例如，Wi-Fi 感应可以通过分析信号变化来检测运动或监测心率，而 Wi-Fi 手势识别可以从 Wi-Fi 信号的调制中辨别出不同的手势。
除了 Wi-Fi，其他无线技术也正在被应用于手势识别。例如：谷歌的 Pixel 4 设备集成了一项名为 Soli 的雷达技术，可以检测细微的手势，用户只需挥挥手就可以跳过歌曲、暂停闹钟，甚至静音电话。
这项技术的工作原理与 Wi-Fi 手势识别类似。不过，Wi-Fi 在大多数环境中的广泛存在使其在更广泛的应用中具有显著优势，因为它可以利用现有的基础设施，而无需专门的硬件。
基于 Wi-Fi 的手势识别的商业应用已经出现。一个完美的例子是 Cognitive Systems 的 Aura Wi-Fi Motion 技术，该技术集成到路由器中，可实现基于手势的智能家居设备控制。此应用展示了 Wi-Fi 手势识别如何提供无缝的用户体验，即利用家庭和企业中已经存在的 Wi-Fi 信号，允许人们通过简单的手势来控制他们的智能家居环境，。
3 – Wi-Fi 供电和环境能量收集
Wi-Fi 供电利用 Wi-Fi 路由器发射的射频 (RF) 信号的能量。新加坡国立大学 (NUS) 的研究人员在这一领域取得了一些进展，他们开发了一种新型整流器，可以将这些环境中的 RF 信号转换为可用的直流 (DC) 电能。他们的创新方法展示了在低于 -20 dBm 的低功率水平下捕获 RF 能量的能力，而许多现有技术都达不到这个水平。
这项技术对于为物联网生态系统中的传感器等小型低能耗设备供电具有重大意义。例如，能量收集可以支持农村地区的环境监测传感器，甚至可以支持智能家居中的无线设备，例如联网灯泡和智能恒温器，并减少定期更换电池的需要。
Wi-Fi 供电技术(PoWi) 仍在开发中，尚未广泛应用。不过，类似的无线供电解决方案已投入使用。Ossia Cota 电力系统就是一个很好的例子。该系统的运行方式类似于 Wi-Fi，Cota 电源接收器发出信标信号来定位设备中的 Cota 电源发射器。然后，发射器通过相同的路径将电力发回。这种交换每秒发生 100 次，即使设备处于运动状态，也可以安全地将电力输送到设备。
目前，IEEE 802.11 主题兴趣小组也在研究环境功率的标准化。芯片组公司 Haila 是一家利用射频能量收集原理开发无电池物联网传感器的初创公司。
4 – Asset tracking 定位追踪
基于 Wi-Fi 的位置跟踪系统使用现有的 Wi-Fi 网络来检测设备的位置，而无需设备连接到网络。系统无需建立连接会话，而是在链路级别监听设备自然发出的信号（例如信标）。这意味着网络可以 “监听” 附近的设备，而无需它们加入网络（例如，无需密码或登录）。
基于 Wi-Fi 的定位的主要优势在于它使用现有的 Wi-Fi 基础设施。大多数建筑物已经拥有 Wi-Fi 网络，因此不需要安装新的硬件，这与 BLE（低功耗蓝牙）信标或 RFID 等其他技术不同。
BLE（低功耗蓝牙）信标需要在建筑物各处放置大量专用设备，才能实现准确的室内定位。每个信标都会向跟踪设备发送信号，因此需要多个设备，并且需要维护和更换电池，这会增加成本。
RFID（射频识别）历来广泛应用于零售和医疗保健等行业，需要专用的读取器和标签。虽然 RFID 系统可以有效地跟踪医院中的物品或患者，但通常需要大量硬件投资，例如天线和读取器，尤其是当大规模运营时。
借助基于 Wi-Fi 的定位，只需进行简单的校准或添加接入点即可提高定位精度，而无需采用全新的技术。这使得跨多个设施（如仓库或大型办公空间）扩展跟踪变得更容易、更便宜，因为室内跟踪对于这些设施至关重要。
思科等公司提供 Cisco 空间等解决方案，这是一个基于云的平台，可从 Wi-Fi 信号中捕获实时数据。这使企业能够跟踪资产、人员甚至传感器，从而了解空间利用率、占用率和资产管理情况，而无需额外的硬件。
新的标准化 Wi-Fi 技术被称为 IEEE 802.11az 或 “精细定时测量”（并非所有设备和网络都支持）现在可实现精度低于一米的高精度追踪。室内寻路、地理围栏和使用位置来支持 AR 和 VR 用例等应用目前正在使用 802.11az 进行开发。有关更多详细信息，请阅读此处。
5 – 使用 Wi-Fi 进行睡眠监测
睡眠监测是 Wi-Fi 技术的另一项创新应用，其范围超出了数据传输。传统的睡眠评估方法，如多导睡眠图 (PSG)）需要多个传感器来测量大脑活动、心率和其他生理信号。虽然 PSG 非常准确，但它很不舒服，并且通常仅限于临床环境。
另一方面，腕戴式 Fitbit 设备和 Google Pixel Watch 系列则通过心率和运动来跟踪睡眠，提供了更方便的替代方案，但它们往往会牺牲舒适度。整晚佩戴该设备会扰乱自然睡眠，限制长期使用的实用性。
研究人员现在发现，可以利用 Wi-Fi 信号以非侵入方式监测睡眠。当 Wi-Fi 信号穿过房间时，它们会从墙壁、物体和睡眠者的身体上反射，从而捕捉到环境中的细微变化。通过分析这些信号的失真，可以检测到与不同睡眠阶段相关的呼吸频率、身体运动和其他生理活动。
基于这个想法，一个研究团队开发了 Wi-Fi-Sleep。该系统使用来自 Wi-Fi 设备的信道状态信息 (CSI) 来监测睡眠，无需身体接触或可穿戴传感器。该系统依靠一对以睡眠者为中心放置的 Wi-Fi 收发器。
当 Wi-Fi 信号通过时，呼吸模式和身体运动引起的信号变化会被记录下来。为了提高这些测量的准确性，系统使用算法来滤除噪音并纠正信号失真。
研究人员设计了这个系统，根据呼吸频率、呼吸深度和运动的变化来识别四个不同的睡眠阶段（清醒、浅睡眠、深度睡眠和快速眼动睡眠）。
这种基于 Wi-Fi 的方法提供了一种低成本、非侵入式的传统睡眠监测方法的替代方案，无需可穿戴设备或临床设备即可提供长期睡眠分析。虽然仍处于研究阶段，但这项创新指向了一个未来，即可以在家庭和医院环境中轻松监测睡眠，让我们更好地了解和管理睡眠。
Wi-Fi 不仅仅是一个简单的数据管道。它是一个智能网络，能够以我们从未想象过的方式感知、互动和驱动我们周围的世界。这项创新的大部分实现得益于参与 Wi-Fi 和智能边缘技术发展的嵌入式系统工程师的专业知识。embedUR 是这项创新的关键参与者之一。
