利用RFID跟踪日常活动

 近日，密歇根大学携手华盛顿大学完成了一项基于RFID系统的第一轮测试。该系统大概是，研究团队使用UHF RFID信号来识别一个特定的标签，然后系统利用这些信号的波动来推测标签周围环境的变化。

这个名为IDAct的项目在2018~2019整个学年期间都在进行中，研究人员一直致力于设计一种通过简单读取RFID标签就能获得除识别号之外更多信息的方法。“IDAct系统利用了接收信号强度(RSSI)以及RFID内置的相位功能。”密歇根大学副教授、IDAct项目白皮书的合著者Alanson Sample说道。Sample提出了将基本的UHF标签变成小型传感器的方法。他说，“我的想法，是用一个通讯渠道作为一种传感机制。”

IDAct系统利用RFID阅读器汇报的RSSI和相位变化以及机器学习来推断标签周围发生了什么。一般来说，RFID阅读器和管理所收集到读取数据的软件主要接收无源RFID标签的唯一ID号，但它们也可以使用RSSI来确定标签的大致位置或移动方向。

IDAct通过RF相位测量进一步实现了这一点。UHF RFID阅读器在50个通道(902~928 MHz)间随机改变其传输频率，以满足联邦通信委员会(FCC)的规定并最大限度减少对其他设备的干扰。这些频率以0.2秒的间隔发生变化。通道之间的相位差可以随着运动或人的存在而显著增加。

Smple解释说，RFID的相位感应能力使IDAct系统成为了可能。UHF RFID系统的一个独特之处在于，用户可以用测量反向散射信号的相位来识别标签确切位置等细节，而如Wi-Fi或蓝牙低功耗(BLE)等的其他技术，则缺乏相位响应。

IDAct系统已经在一个有10名志愿者参加的专用公寓中进行了测试，以监测人何时出入房间，以及与贴了标签的牙刷、包装食品和药瓶等物品互动的情况。

该研究团队现在计划寻找行业合作伙伴，共同开发这项技术，将其应用于老年人护理方面。Sample和来自华盛顿大学的Hanchuan Li、Shwetak Patel以及英特尔的Chieh-yih Wan和Raul Shal共同对这项技术进行研发。

IDAct项目最初的目的是为老年护理场景提供技术支撑，以帮助护理人员、家庭或医疗机构根据老人的日常活动来查看其健康状况。例如，那个人是在刷牙、吃药、锻炼还是在做饭?

研究人员指出，这项技术还能提供除老年护理以外的其他好处。他们解释说，连接日常物品可以将情境意识带入日常生活，包括通过测量水杯的使用情况来跟踪人体的水合程度。此外来自一个物体的数据(例如带有标签的瑜伽垫)可以提示家庭的自动化响应，比如每次一个人站在瑜伽垫上时提示播放音乐或调节灯光。

为了进行测试，研究人员在志愿者公寓的几个房间里安装了Impinj的R420阅读器。然后，研究小组将标签贴在26个不同的家用物品上。例如，他们给搅拌机、切菜板和牛奶容器等工具贴上标签。为了追踪志愿者是否做了三明治，他们在一块砧板、一个盘子和面包包装上都贴了标签。该小组还将志愿者在厨房、餐厅、客厅和浴室进行的24项活动进行了分类。

接下来，IDAct系统开始对监测情况作出推论。例如，系统会根据厨房里拖把的连续运动来推断这个人正在清洁地板。研究人员设计了使用近场检测的技术，这样标签在2或3英寸的距离内不会受到传输的干扰，而阅读器的固件可以根据标签所在房间的人的移动来检测出细微的变化。

研究小组发现，在测试过程中，所有活动的检测准确率约为82.8%。为了构建一个商业化的解决方案，研究人员希望与科技公司合作开发软件，并进行固件和硬件的集成，使RFID阅读器能够识别RSSI和相位的变化。Sample设想将阅读器安装在被追踪活动轨迹的个人家中或建筑物的灯具中，他已经在英特尔和迪斯尼研究所(Disney Research)进行了测试。

多年来，Sample一直为日常生活研究技术解决方案。他的项目包括：ID-Sense，一个使用RFID的人与物交互检测系统;RapID，一个用RFID标签制造低延迟交互对象的框架;ID-Match，旨在使用RFID和计算机视觉识别群体中的个体。

Sample表示，未来的研究将着眼于如何减少识别活动所需的RFID标签数量。例如，通过贴在特定房间墙壁上的标签，系统就可以简单地识别出一个人何时出入这个房间，以及这个人在房间里是在看电视还是在锻炼等活动情况。

IDAct试点项目已于今年春季完成，研究人员现在计划与医学院合作伙伴进行进一步的测试。Sample指出，除了医疗保健和生活方式管理之外，该解决方案还可以用于零售和其他行业。例如，如果将RFID标签应用到商店的商品上，阅读器就能捕捉到标签传输的信息，并识别出在特定展示柜台上指定商品被提取或被触摸的频率，以及顾客停下脚步查看该商品的时间。这些信息可以让品牌零售商更好地规划他们的商品展示方式，以获得更高的销售额。

此外，这项技术还可以应用于游戏和玩具行业。通过将RFID标签应用在玩具上并安装阅读器，用户就可以跟踪孩子通过玩具与数字世界互动的信息。例如，系统依据从一个带标签的毛绒熊玩偶身上获取的数据可以检测到玩偶被拥抱的时间，并根据那个动作在一个基于网络的游戏中显示相关内容。研究人员还希望开发出一种可以帮助开发人员构建自己系统的开源软件，以获取在RFID房间内发生的事情的信息。