当你回到家，玄关灯自动点亮；当你在沙发上睡着，灯光电视悄然关闭……这样“懂你”的智能生活，正因一项技术突破成为现实。近日，天津大学网络与云计算团队在无线感知领域取得关键进展，他们让寻常的Wi-Fi信号化身为家居环境中的“感知管家”，推动家中的智能家居从“听从指令”转变为“主动关怀”。相关研究成果，已在普适计算领域顶级国际期刊《国际计算机学会交互式、移动式、可穿戴式和普适技术》（IMWUT）上发表两篇论文。
当前，智能家居大多仍依赖用户发布指令或特定的传感器工作，难以做到无感、持续地理解用户实时变化的状态与需求。使用摄像头存在隐私泄露顾虑，可穿戴设备又不够便捷。团队另辟蹊径，研发一款新型高精度感知应用，无需用户佩戴任何设备，利用家庭中无处不在的Wi-Fi信号，通过分析信号因人体活动而产生的细微变化，即可感知人的位置、状态与行为，由此让智能家居提供更“懂你”的服务。
然而，要将实验室高精度感知应用带入真实家庭，必须解决两大现实瓶颈：一是系统部署繁琐，通常需要专业人员上门反复调试、标定智能设备位置；二是复杂家居环境中的信号遮挡、反射严重，导致感知不准。
针对“部署难”的问题，团队创新性地将目光投向了家庭中日益普及的扫地机器人，将其转化为环境信息的“自动采集员”。在其日常清扫建图的过程中，系统可同步自动构建家庭的物理空间地图与Wi-Fi信号地图，并能以0.1米的精度自动识别记录路由器、智能音箱等设备的位置。用户只需让扫地机器人正常清扫一次，即可完成系统初始化，彻底省去了专业安装和手动测量的麻烦。
应用扫地机器人实现家居设备位置自动标定
针对“精度低”的问题，团队摒弃了传统模型中信号无遮挡的理想化假设，首次面向物品繁杂的真实家庭环境，构建了一套新的理论模型。该模型能够精 “理解”Wi-Fi信号在复杂环境中的传播规律，犹如为应用系统提供了一本“家庭环境信号解读指南”。实验表明，在典型杂乱家居场景中，新方法的定位误差比此前最优方法降低了约42%，首次实现了在真实家庭中稳定可靠的高精度感知。
面向复杂家庭场景构建轻量化感知理论
这两项突破性成果由天津大学计算机科学与技术学院英才副教授佟鑫宇、教授李克秋及网络安全学院助理研究员陈胜共同指导完成，博士生谭人瑞、孟暄棋分别为第一作者。佟鑫宇介绍道，研究成果不仅为无线感知技术走向千家万户扫清了关键障碍，也为未来构建更加智能、贴心的人居环境提供了核心技术支撑。
论文链接：https://dl.acm.org/doi/10.1145/3770700
论文链接：https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3770686
