從(cóng)馬克·維瑟(MarkWeiser)在1991年(nián)提出“→± ΩUbiquitous Computing”(普适計(jì)算(suàn))理(l±‍☆♥ǐ)念開(kāi)始，人(rén)們就(jiù)一(yī)直緻力£₽✔于實現(xiàn)廣泛的(de)“人(rén)-機(jī)-物(w≈§ù)”互聯，希望以最自(zì)然的(de)方式提供服務，對(duì)泛在計(jì)π←&<算(suàn)環境進行(xíng)充分(fēn)感知(zh☆‌✔←ī)逐漸成為(wèi)一(yī)項基本訴求。無源感知(zh≤β¥ ī)作(zuò)為(wèi)近(jìn)年(ni÷λ↓€án)來(lái)的(de)一(yī)項新興技(j≠£• ì)術(shù)，以其特有(yǒu)的(de)感知(zhī)機♥↕(jī)理(lǐ)和(hé)方法，逐漸成為(wèi)泛在感知(zhī)計(jì)算(suàn)πφ φ領域的(de)核心支撐技(jì)術(shù)。與傳統的(de≈♥)有(yǒu)源感知(zhī)相(xiàn®≤Ωg)比，無源感知(zhī)主要(yào)依賴于從(cóng)環境中獲取的(de) §←能(néng)量完成計(jì)算(suàn)、感知(zhī)與通(tōng)信， ≠₩ 無需電(diàn)源對(duì)終端節點持續供電(diàn)，因此，它在α↕☆←續航、部署、維護等方面擁有(yǒu)傳統有(yǒu)源感知(zhī)無法匹及&α★的(de)潛在優勢。然而，當前大(dà)多(duō)數(shù)無源感$∑知(zhī)技(jì)術(shù)是(shì)基于未标記的(de)↔‍反射信号進行(xíng)感知(zhī)，無法區(qū)分(fēn)多(duō)個(gè)♥≤≈反射信号的(de)具體(tǐ)來(lái)源，因此，無法對(duì)同時(shí)®£存在的(de)多(duō)個(gè)感知∑€(zhī)對(duì)象進行(xíng)有(yǒu)效區(qū)‌£$σ分(fēn)，導緻應用(yòng)範疇受到δ≈≈(dào)限制(zhì)。

射頻(pín)識别(Radio Frequency IDentification，R φFID)技(jì)術(shù)的(de)出↑∑現(xiàn)為(wèi)實現(xiàn)“可(kě∏∑÷)标記”的(de)無源感知(zhī)提供了(le)新π≈ →的(de)機(jī)遇。RFID系統基于∏©反向散射(backscatter)機(jī §)制(zhì)來(lái)實現(xiàn)RFID閱讀(dú)器(φ'¶qì)與标簽之間(jiān)的(de)通(tōng)信。在反向散射過γβ✔程中，閱讀(dú)器(qì)天線發射的(de)連續波信号ε₹被RFID标簽調制(zhì)并反射，從(cóng)而使閱讀(dú)器(qì)有(yǒu)效地(dìΩ₩)識别标簽信号。一(yī)方面，RFID标簽反向散射的(de)信号非常微(wēi)®Ω ♠弱，極易受到(dào)各種環境因素的(de)幹擾，包括傳輸環境中的(≈&•★de)多(duō)徑效應、幹擾對(duì)象的(deφ©¶♠)能(néng)量吸收等。因此，表征傳輸環境因素的(de)信₽®©息會(huì)天然地(dì)包含在RFID标簽的(de)反向散射信号♠ 中。基于這(zhè)一(yī)特性，RFID技(jì)術(shù)的(de)功能(néng)逐→§× 漸實現(xiàn)了(le)由“識别”到(dào)“感知(zhī)”的(de)‌>蛻變。另一(yī)方面，RFID的(de)可(kě)标識特性能(néng)夠✘∑‍有(yǒu)效區(qū)分(fēn)反向散射信号的(de)來(lái)源，從(cóng)而保證了(∞π↔le)無源感知(zhī)機(jī)制(zhì)的(de)“可(kě)↔ >标記性”。如(rú)下(xià)圖所示，利用(yòng)反向散射通(tōng)信機(j♥←πī)制(zhì)的(de)環境敏感特性，RFID系統可(kě)以基于标簽反射$γ∑信号中攜帶的(de)環境因素的(de)動Ωγ↔∑态特征對(duì)指定對(duì)象進行(xíng)感知(zhī)，"∞∑例如(rú)肢體(tǐ)行(xíng)為(wèi)識别、呼吸及心跳(™™β☆tiào)監測等。

RFID可(kě)标記無源感知(zhī)技(jì)術(ו₩©shù)

面臨的(de)問(wèn)題與挑戰

憑借著(zhe)與生(shēng)俱來(lái)的(de)“識别基因”和(hé)≠₽&'反向散射特性賦予的(de)“感知(zhī)能(n​®≈σéng)力”，RFID的(de)出現(xiàn♥☆)為(wèi)可(kě)标記無源感知(zhī)提供了(le)新的(de)可(≠‌₩φkě)能(néng)性。但(dàn)事(shì)實上(shàng)，α§對(duì)于RFID系統基于反向散射通(™Ω÷εtōng)信的(de)無源感知(zhī)這✘π"↓(zhè)種全新感知(zhī)模式，其中的(de)感知(zhī)機(jī$♠✔)理(lǐ)和(hé)方法都(dōu)尚®€未明(míng)确。從(cóng)感知(zhī)≤∞γ←環境中獲取的(de)射頻(pín)信号所蘊含的(de)各項感知φ ₩(zhī)特征(如(rú)信号強度、相(xiàng)位變化(huà)、多(duō)>¶✔₩普勒頻(pín)移等)與不(bù)同的(de)感知(zhī)狀态(如(rú)空δ¥ •(kōng)間(jiān)位置、動作(zuò)行(xíng)為(wèi)、生(shēng)命™&♦÷體(tǐ)征等)之間(jiān)的(de)變化(huà)關系和(hé)敏感程度，還(hái)有(Ω∏πyǒu)待進一(yī)步探索。具體(tǐ)來(lái)說(shuō)，基于RFID的(de)←‌無源感知(zhī)主要(yào)存在以下(xià)亟待解決的(de)挑戰性問(wè↕‍n)題：

1. 跨域感知(zhī)缺乏理(lǐ)論模型支持：RFID系統利用(yòn♠↔×g)反向散射信号在信号域的(de)特征來(lái≠£)對(duì)其他(tā)感知(zhī)域的(de)狀态進行(xín♦♣∏g)推理(lǐ)，實現(xiàn)跨域感知(zhī)。然而，目前還(hái)缺←←₹乏一(yī)套有(yǒu)效的(de)理(γ∞™"lǐ)論感知(zhī)模型，來(lái)刻畫(h‍©☆∑uà)多(duō)個(gè)感知(zhī)域§∏和(hé)射頻(pín)信号在時(shí)間(jiā÷∑n)、空(kōng)間(jiān)、頻(pín)率等信号域的(de)潛在關聯性，無法通(≠®₹tōng)過量化(huà)的(de)方式來(lái)度☆↑♣α量相(xiàng)關特征參量之間(jiān)的‌ •(de)數(shù)理(lǐ)關系，因此無法有(yǒu)效指導跨域感知(zhī)。

2. 感知(zhī)信号易受多(duō)種因素←‍ λ幹擾：面向真實複雜(zá)環境中普遍存在的(de)動态性、複雜★‍★(zá)性和(hé)不(bù)可(kě)控性，從(cóng)無源感知(zhī)RFID系±∑統中獲取的(de)射頻(pín)感知(zhī)∞↑信号容易受到(dào)環境中多(duō)種因素的(de)幹擾，¶✘ 如(rú)能(néng)量吸收、多(duō)徑反射等，$₩導緻相(xiàng)關信号特征被湮沒在周圍的(de)環境噪聲和(hé)幹擾中，直接影(λσyǐng)響無源感知(zhī)系統的(de)感知(zhī)性能(néng)，這(zhè)對(duì© ✔‍)提升無源感知(zhī)機(jī)制(zhì)的(de)泛化(huà)能(n®↔÷éng)力提出了(le)挑戰。

3. 綁定/非綁定感知(zhī)欠缺方法論指導：在RFID無源感知(zhī)過程中，一(yī)↑≤個(gè)或多(duō)個(gè)RFID标簽≤γ往往以接觸或者非接觸的(de)方式來(lái)對(duì)感知(zhī)對( ♠☆£duì)象實現(xiàn)“綁定式感知(z÷♥↔★hī)”或者“非綁定式感知(zhī)”。然而，對(duì)于綁定式感σ​知(zhī)和(hé)非綁定式感知(zhī)的(de)核心​ε♣內(nèi)容如(rú)感知(zhī)模♠α型、部署結構、感知(zhī)方法、協同方式等，仍然缺乏一(yī)套成熟完善的(de)方法論來(™↓lái)進行(xíng)指導。

綜上(shàng)所述，如(rú)何在面向不(bù)同≠"  感知(zhī)環境及不(bù)同感知(zhī)對(duì)象的(de‍≤)條件(jiàn)下(xià)确保RFID感知(zh¶™&ī)機(jī)制(zhì)的(de)“泛化(huà)能(néng)力”，σ‍£提升實際的(de)感知(zhī)性能(néng)，γδλ←已經成為(wèi)當前無源感知(zhī)領域的(de)重要(yào) ♦科(kē)學問(wèn)題。