让普通物体秒变“智能”的智能标签

2018-09-06

近日,加州大学圣迭戈分校的研究团队,刚刚展示了一款基于 WiFi、名叫 LiveTag 的解决方案。该智能标签在被贴在物品、墙壁以及其他任何东西上之后,允许进行交互式控制。人们可以用它远程控制音乐播放器或者获知房屋蓄水池中有多少水。



该标签可以对包括人在内的诸多日常物品的日常状态进行测定,并允许用户通过标签与这些物品进行互动,让不具备触控功能家用和商用物品具备触控功能。它采用低成本的标签打印方式,可以粘贴在日常的非电子对象上。这些标签由铜箔图案组成,被印刷在柔性纸状基材上 —— 没有任何电池、微芯片、或其它电子元件。


每个智能标签以独特的方式,反射现有 Wi-Fi 路由器已经发射的无线电信号:

虽然Wi-Fi 接收器会接收反射那些信号,但若用户将手指放到上面,就会暂时中断该标签的不同反射。当检测到这种干扰时,接收器就会指示智能手机、计算机、或其它电子设备,来执行特定的动作。


为了演示这项技术如何使用,研究人员打造了一款强大的“薄纸”界面:

它可以连接到墙壁、衣服或其它表面,并用于远程控制音乐播放器。此外给多个标签分配不同的音乐播放器功能,比如播放/暂停、切歌、以及音量滑动条等按钮。



LiveTag 的基本功能看上去平淡无奇:轻质柔韧基底上附加的铜印刷电路,没有附加电池或者其他电子器件。但是电路的设计使得 LiveTag 可以吸收特定频率的 Wi-Fi 信号,特别针对运行在 2.4GHz 与 5GHz Wi-Fi 技术专用频率上的信号。


每个特征电路对 Wi-Fi 信号的吸收将会令 Wi-Fi 信号在特定频谱产生可识别的特征,这种特征能被 Wi-Fi 接收机读取,每个标签的可识别特征不同,因此具备可识别性。


此外,研究者还必须为 Wi-Fi 设备开发定制化的多天线波束形成算法来识别 LiveTag 的频谱特征,将来自 LiveTag 的反射信号与来自墙壁、物体甚至人体的反射信号区分开来。


为了滤除其他反射信号,Wi-Fi 控制软件利用多个天线生成指向多个方向的波束。这样,大多数会在不同方向产生反射信号的物体,其反射信号可以被当做噪声滤除,而来自 LiveTag 的信号仍然被保留下来。


值得注意的是,当前 LiveTag 的通信范围仅限于1米,这严重限制了标签的应用。当然,该团队相信通过更多的 Wi-Fi 天线,并对标签电路进行更复杂的设计,可以让可用距离变得更大。还有一个挑战是2.4GHz 的Wi-Fi 信号带宽有限,因此能支持的频谱特征数目受到限制。目前LiveTag 只能支持 5-9 个频谱特征。对于这个问题,研究人员试图设计能对 Wi-Fi 信号的相位进行调制的智能标签电路,这样可以显著增加可用的信号特征数目。


除了上文的例子,LiveTag 还可用于监测用户饮水的次数、追踪商店物品被顾客触碰的频率、甚至中风患者的康复进展。当患者回家时,可借助这项技术,根据其与家中日常用品的交互方式,展现其运动的活动数据(无论是以正常的方式开/关门、还是他们能够拿起的瓶子)。


该研究负责人称,医生可根据活动的强度和频率数据,来评估患者的康复情况。这一切都可以在家中舒适地完成,而不用频繁跑回诊所复诊。


(图文来源于网络,侵删)

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