近日，密歇根大學(xué)攜手華盛頓大學(xué)完成了一項(xiàng)基于RFID系統(tǒng)的第一輪測(cè)試。該系統(tǒng)大概是，研究團(tuán)隊(duì)使用UHF RFID信號(hào)來(lái)識(shí)別一個(gè)特定的標(biāo)簽，然后系統(tǒng)利用這些信號(hào)的波動(dòng)來(lái)推測(cè)標(biāo)簽周?chē)h(huán)境的變化。

這個(gè)名為IDAct的項(xiàng)目在2018~2019整個(gè)學(xué)年期間都在進(jìn)行中，研究人員一直致力于設(shè)計(jì)一種通過(guò)簡(jiǎn)單讀取RFID標(biāo)簽就能獲得除識(shí)別號(hào)之外更多信息的方法。“IDAct系統(tǒng)利用了接收信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)以及RFID內(nèi)置的相位功能。”密歇根大學(xué)副教授、IDAct項(xiàng)目白皮書(shū)的合著者Alanson Sample說(shuō)道。Sample提出了將基本的UHF標(biāo)簽變成小型傳感器的方法。他說(shuō)，“我的想法，是用一個(gè)通訊渠道作為一種傳感機(jī)制。”

IDAct系統(tǒng)利用RFID閱讀器匯報(bào)的RSSI和相位變化以及機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)推斷標(biāo)簽周?chē)l(fā)生了什么。一般來(lái)說(shuō)，RFID閱讀器和管理所收集到讀取數(shù)據(jù)的軟件主要接收無(wú)源RFID標(biāo)簽的唯一ID號(hào)，但它們也可以使用RSSI來(lái)確定標(biāo)簽的大致位置或移動(dòng)方向。

IDAct通過(guò)RF相位測(cè)量進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。UHF RFID閱讀器在50個(gè)通道(902~928 MHz)間隨機(jī)改變其傳輸頻率，以滿(mǎn)足聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)的規(guī)定并最大限度減少對(duì)其他設(shè)備的干擾。這些頻率以0.2秒的間隔發(fā)生變化。通道之間的相位差可以隨著運(yùn)動(dòng)或人的存在而顯著增加。

Smple解釋說(shuō)，RFID的相位感應(yīng)能力使IDAct系統(tǒng)成為了可能。UHF RFID系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)特之處在于，用戶(hù)可以用測(cè)量反向散射信號(hào)的相位來(lái)識(shí)別標(biāo)簽確切位置等細(xì)節(jié)，而如Wi-Fi或藍(lán)牙低功耗(BLE)等的其他技術(shù)，則缺乏相位響應(yīng)。

IDAct系統(tǒng)已經(jīng)在一個(gè)有10名志愿者參加的專(zhuān)用公寓中進(jìn)行了測(cè)試，以監(jiān)測(cè)人何時(shí)出入房間，以及與貼了標(biāo)簽的牙刷、包裝食品和藥瓶等物品互動(dòng)的情況。

該研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在計(jì)劃尋找行業(yè)合作伙伴，共同開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，將其應(yīng)用于老年人護(hù)理方面。Sample和來(lái)自華盛頓大學(xué)的Hanchuan Li、Shwetak Patel以及英特爾的Chieh-yih Wan和Raul Shal共同對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。

IDAct項(xiàng)目最初的目的是為老年護(hù)理場(chǎng)景提供技術(shù)支撐，以幫助護(hù)理人員、家庭或醫(yī)療機(jī)構(gòu)根據(jù)老人的日?；顒?dòng)來(lái)查看其健康狀況。例如，那個(gè)人是在刷牙、吃藥、鍛煉還是在做飯?

研究人員指出，這項(xiàng)技術(shù)還能提供除老年護(hù)理以外的其他好處。他們解釋說(shuō)，連接日常物品可以將情境意識(shí)帶入日常生活，包括通過(guò)測(cè)量水杯的使用情況來(lái)跟蹤人體的水合程度。此外來(lái)自一個(gè)物體的數(shù)據(jù)(例如帶有標(biāo)簽的瑜伽墊)可以提示家庭的自動(dòng)化響應(yīng)，比如每次一個(gè)人站在瑜伽墊上時(shí)提示播放音樂(lè)或調(diào)節(jié)燈光。

為了進(jìn)行測(cè)試，研究人員在志愿者公寓的幾個(gè)房間里安裝了Impinj的R420閱讀器。然后，研究小組將標(biāo)簽貼在26個(gè)不同的家用物品上。例如，他們給攪拌機(jī)、切菜板和牛奶容器等工具貼上標(biāo)簽。為了追蹤志愿者是否做了三明治，他們?cè)谝粔K砧板、一個(gè)盤(pán)子和面包包裝上都貼了標(biāo)簽。該小組還將志愿者在廚房、餐廳、客廳和浴室進(jìn)行的24項(xiàng)活動(dòng)進(jìn)行了分類(lèi)。

接下來(lái)，IDAct系統(tǒng)開(kāi)始對(duì)監(jiān)測(cè)情況作出推論。例如，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)廚房里拖把的連續(xù)運(yùn)動(dòng)來(lái)推斷這個(gè)人正在清潔地板。研究人員設(shè)計(jì)了使用近場(chǎng)檢測(cè)的技術(shù)，這樣標(biāo)簽在2或3英寸的距離內(nèi)不會(huì)受到傳輸?shù)母蓴_，而閱讀器的固件可以根據(jù)標(biāo)簽所在房間的人的移動(dòng)來(lái)檢測(cè)出細(xì)微的變化。

研究小組發(fā)現(xiàn)，在測(cè)試過(guò)程中，所有活動(dòng)的檢測(cè)準(zhǔn)確率約為82.8%。為了構(gòu)建一個(gè)商業(yè)化的解決方案，研究人員希望與科技公司合作開(kāi)發(fā)軟件，并進(jìn)行固件和硬件的集成，使RFID閱讀器能夠識(shí)別RSSI和相位的變化。Sample設(shè)想將閱讀器安裝在被追蹤活動(dòng)軌跡的個(gè)人家中或建筑物的燈具中，他已經(jīng)在英特爾和迪斯尼研究所(Disney Research)進(jìn)行了測(cè)試。

多年來(lái)，Sample一直為日常生活研究技術(shù)解決方案。他的項(xiàng)目包括：ID-Sense，一個(gè)使用RFID的人與物交互檢測(cè)系統(tǒng);RapID，一個(gè)用RFID標(biāo)簽制造低延遲交互對(duì)象的框架;ID-Match，旨在使用RFID和計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別群體中的個(gè)體。

Sample表示，未來(lái)的研究將著眼于如何減少識(shí)別活動(dòng)所需的RFID標(biāo)簽數(shù)量。例如，通過(guò)貼在特定房間墻壁上的標(biāo)簽，系統(tǒng)就可以簡(jiǎn)單地識(shí)別出一個(gè)人何時(shí)出入這個(gè)房間，以及這個(gè)人在房間里是在看電視還是在鍛煉等活動(dòng)情況。

IDAct試點(diǎn)項(xiàng)目已于今年春季完成，研究人員現(xiàn)在計(jì)劃與醫(yī)學(xué)院合作伙伴進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)試。Sample指出，除了醫(yī)療保健和生活方式管理之外，該解決方案還可以用于零售和其他行業(yè)。例如，如果將RFID標(biāo)簽應(yīng)用到商店的商品上，閱讀器就能捕捉到標(biāo)簽傳輸?shù)男畔?，并識(shí)別出在特定展示柜臺(tái)上指定商品被提取或被觸摸的頻率，以及顧客停下腳步查看該商品的時(shí)間。這些信息可以讓品牌零售商更好地規(guī)劃他們的商品展示方式，以獲得更高的銷(xiāo)售額。

此外，這項(xiàng)技術(shù)還可以應(yīng)用于游戲和玩具行業(yè)。通過(guò)將RFID標(biāo)簽應(yīng)用在玩具上并安裝閱讀器，用戶(hù)就可以跟蹤孩子通過(guò)玩具與數(shù)字世界互動(dòng)的信息。例如，系統(tǒng)依據(jù)從一個(gè)帶標(biāo)簽的毛絨熊玩偶身上獲取的數(shù)據(jù)可以檢測(cè)到玩偶被擁抱的時(shí)間，并根據(jù)那個(gè)動(dòng)作在一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的游戲中顯示相關(guān)內(nèi)容。研究人員還希望開(kāi)發(fā)出一種可以幫助開(kāi)發(fā)人員構(gòu)建自己系統(tǒng)的開(kāi)源軟件，以獲取在RFID房間內(nèi)發(fā)生的事情的信息。