近年来,随着Wi-Fi技术的普及与演进,其应用已从单纯的通信功能拓展至环境感知与人体行为识别领域。近期,德国卡尔斯鲁厄理工学院与中国高校团队分别在基于Wi-Fi波束成形的个体识别和多状态人群计数方面取得突破性进展,标志着无线传感技术正迈向高精度、无侵入、大规模部署的新阶段。

步态识别:将Wi-Fi路由器变为“隐形监控器”
德国研究人员聚焦于Wi-Fi波束成形反馈信息(Beamforming Feedback Information) 的身份识别潜力。现代支持802.11ac(Wi-Fi 5)及以上标准的路由器普遍采用波束成形技术,通过定向天线向用户设备发送信号。为实现精准对准,设备需定期回传未加密的反馈信号,包含信道衰减与相移等物理层参数。这些信号虽用于优化通信,却无意中记录了人体穿过电磁场时对无线电波的扰动模式。
研究团队在受控走廊环境中部署6GHz频段接入点及多张网卡,招募160名参与者多次行走,采集其对波束信号的折射与反射数据。通过将这些时序信号输入大型语言模型(LLM),系统能学习每个人独特的步态特征——即使受试者背负背包、手持箱子或加快步伐,识别准确率仍高达99.5%,误差仅0.38。这意味着,日常经过咖啡馆、商场等公共场所时,个体可能在不知情下被Wi-Fi网络持续识别并追踪。
该研究揭示了波束成形技术潜在的隐私风险:每一台路由器都可能成为被动监控节点。尽管实验环境排除了衣物材质等干扰因素,可能存在性能高估,但其技术路径已被验证可行。
人群计数:区分动静状态,实现混合场景高精度感知
与此同时,中国研究团队针对现有Wi-Fi人群计数系统的局限性——仅适用于单一动态或静态场景——提出创新解决方案。他们指出,动态人群移动会显著扰动信道状态信息(CSI),提供丰富特征;而静态人群影响微弱,CSI变化平缓,传统方法难以准确计数。
为此,团队构建了一套基于迭代注意力特征融合(IAFF)的多状态人群计数系统。该系统利用商用Wi-Fi 6E设备(TP-Link AC1200路由器 + Intel AX210网卡)采集CSI数据,通过PicoScenes平台获取多天线、多子载波的幅度与相位信息。关键创新在于:
状态区分:首次系统分析静态与动态人群对CSI子载波分布的不同影响机制;
特征融合:证明幅度与相位信息联合使用可提升判别力;
自适应加权:IAFF模块能动态为不同子载波和天线通道分配权重,有效融合多维特征。
实验结果表明,该系统在三种场景下均表现卓越:静态人群识别准确率达99.38%,动态人群为95.94%,混合状态达97.57%。这解决了实际应用中人群状态复杂多变的核心难题,为智慧楼宇、交通枢纽、应急疏散等场景提供了可靠技术支撑。
技术共性与未来方向
两项研究虽目标不同,但共享关键技术基础:
均依赖Wi-Fi物理层信号(波束反馈或CSI)作为感知媒介;
均强调人体对无线信号的独特调制作用——步态改变相位,人数影响子载波分布;
均采用深度学习模型挖掘高维时序特征。
值得注意的是,附件论文[24][25][26]进一步佐证了这一趋势。例如,Haque等人提出的BeamSense框架利用MU-MIMO波束成形反馈进行无线感知,而SiM-WiSense则实现多用户活动同步分类,说明学术界正系统化挖掘波束成形数据的感知价值。
综上,Wi-Fi传感已从粗粒度存在检测迈向细粒度身份识别与精准计数。然而,技术双刃剑属性凸显:在赋能智慧城市的同时,也带来前所未有的隐私挑战。未来需在算法优化、数据匿名化与法规监管间寻求平衡,确保技术向善发展。
参考资源
1、https://www.govinfosecurity.com/wi-fi-beamforming-tech-identify-individuals-by-gait-a-29976
2、https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000185756
3、https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0140366425002026
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