基于信號(hào)特征的感知問(wèn)題的研究現(xiàn)狀和意義

孫宏宇 魯 錚 香麗蕓

（昌吉學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系 新疆 昌吉 831100）

基于信號(hào)特征的感知問(wèn)題的研究現(xiàn)狀和意義

孫宏宇 魯 錚 香麗蕓

（昌吉學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系 新疆 昌吉 831100）

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展，以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備部署密度的提高，如何利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的射頻信號(hào)的傳播特征進(jìn)行信息感知成為信息感知領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。文章圍繞基于射頻信號(hào)的信息感知展開(kāi)研究，主要工作包括基于信號(hào)特征的信息感知問(wèn)題研究現(xiàn)狀綜述、研究意義綜述以及研究范圍綜述，旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供參考。

物聯(lián)網(wǎng)；信號(hào)傳播特征；信息感知

1 基于信號(hào)特征的感知問(wèn)題的研究現(xiàn)狀

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，信息感知在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、個(gè)人健康管理與監(jiān)測(cè)、智能家居等領(lǐng)域都起著越來(lái)越重要的作用。信息感知的技術(shù)和方法也呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì)，例如利用熱像儀、攝像機(jī)、聲納、雷達(dá)系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)方法和手段進(jìn)行信息的獲取和感知。但是透過(guò)這些技術(shù)的表象探究事物的本質(zhì)，這些技術(shù)都是通過(guò)信號(hào)的傳播原理進(jìn)行事物的感知，其主要區(qū)別在于用于感知事物的信號(hào)的波長(zhǎng)和頻率不同。所以，本文根據(jù)波長(zhǎng)和頻率的不同將目前的感知技術(shù)劃分為三類：（1）基于紅外線/可見(jiàn)光的感知系統(tǒng)；（2）基于聲波的感知系統(tǒng)；（3）基于射頻信號(hào)的感知系統(tǒng)?；谏漕l信號(hào)的感知系統(tǒng)又根據(jù)硬件的不同劃分為兩類：（1）基于特殊硬件，利用雷達(dá)原理進(jìn)行感知的系統(tǒng)；（2）基于現(xiàn)有通信設(shè)備，利用無(wú)線信號(hào)的傳播特征進(jìn)行感知的系統(tǒng)。

下面將對(duì)本文所研究的三種感知技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行介紹和分析。

1.1 基于紅外線/可見(jiàn)光的感知問(wèn)題

本節(jié)介紹了基于紅外線/可見(jiàn)光的感知問(wèn)題在學(xué)術(shù)界和商業(yè)界的研究現(xiàn)狀，并分別分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)。

1.1.1 基于紅外線的感知問(wèn)題的研究現(xiàn)狀

紅外線是一種電磁波，紅外線的波長(zhǎng)范圍在760nm到1mm之間，所以，理論上利用紅外線進(jìn)行信息感知的誤差也是在760nm到1mm之間，能夠滿足日常生活中各類感知問(wèn)題的精確度要求（例如位置感知、圖像感知、運(yùn)動(dòng)軌跡感知、人體動(dòng)作感知，等）。因此，利用紅外線進(jìn)行信息感知引起了學(xué)術(shù)界和商業(yè)界的重視，相關(guān)學(xué)術(shù)成果和商業(yè)產(chǎn)品在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

從橫向角度出發(fā)，利用紅外線進(jìn)行信息感知在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在工業(yè)領(lǐng)域，文獻(xiàn)[1]利用紅外線對(duì)乙烯氣體進(jìn)行了監(jiān)測(cè)、文獻(xiàn)[2]利用紅外線對(duì)車輛進(jìn)行了檢測(cè)和分類、文獻(xiàn)[3]研究了如何利用紅外線進(jìn)行工業(yè)焊接點(diǎn)的檢測(cè)；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，文獻(xiàn)[4]研究了如何利用紅外線進(jìn)行食品的檢測(cè)；在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，文獻(xiàn)[5]研究如何利用紅外線進(jìn)行廢水質(zhì)量監(jiān)測(cè)，文獻(xiàn)[6]研究如何利用紅外線對(duì)大氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

從縱向角度出發(fā)，利用紅外線能夠解決信息感知中的若干共性問(wèn)題。例如，在位置感知領(lǐng)域，文獻(xiàn)[7]探討了如何利用紅外線進(jìn)行二維空間或三維空間的位置感知；在運(yùn)動(dòng)軌跡感知領(lǐng)域，文獻(xiàn)[8-10]探討了如何利用紅外線跟蹤人/物體的運(yùn)動(dòng)軌跡；在人體動(dòng)作感知領(lǐng)域，文獻(xiàn)[10]探討了如何利用紅外線反射信號(hào)的變化情況預(yù)測(cè)不同的人體動(dòng)作情況。

1.1.2 基于可見(jiàn)光的感知問(wèn)題的研究現(xiàn)狀

可見(jiàn)光是一種電磁波，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍在390nm—760nm之間，所以，理論上利用可見(jiàn)光進(jìn)行信息感知的誤差也是納米級(jí)。利用可見(jiàn)光的信息感知具有較高的分辨率，例如日常生活使用的照相機(jī)、攝像機(jī)等，都是基于可見(jiàn)光的感知系統(tǒng)?；诳梢?jiàn)光的感知系統(tǒng)的高精確度特征使在感知領(lǐng)域的應(yīng)用也十分廣泛。文獻(xiàn)[11]研究了利用可見(jiàn)光進(jìn)行環(huán)境感知的可行性，文獻(xiàn)[12]提出如何利用可見(jiàn)光進(jìn)行輔助靜態(tài)位置感知；文獻(xiàn)[13]提出如何利用可見(jiàn)光進(jìn)行人體動(dòng)作識(shí)別和感知。

1.1.3 基于紅外線/可見(jiàn)光的感知系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

綜上所述，基于紅外線/可見(jiàn)光的感知系統(tǒng)具有分辨率高、精確度高的顯著優(yōu)勢(shì)。理論上，其感知的精確度在納米/毫米級(jí)以上，能夠滿足大部分日常生活中的信息感知對(duì)精確度的要求。但是基于紅外線/可見(jiàn)光的感知系統(tǒng)至少有三個(gè)顯著缺點(diǎn)：（1）需要特殊的硬件，例如紅外傳感器、LED等硬件設(shè)備；（2）不能識(shí)別具有遮擋物的人/物，由于紅外線/可見(jiàn)光的波長(zhǎng)較短，衍射能力差，所以基于紅外線/可見(jiàn)光的感知系統(tǒng)只能識(shí)別LoS（Line-of-Sight）路徑上的人/物，而不能識(shí)別NLoS（None Line-of-Sight）路徑上的物體；（3）識(shí)別距離較短，大概為3m—5m左右，嚴(yán)重限制了信息感知范圍。

1.2 基于聲波的感知問(wèn)題

本節(jié)將介紹基于聲波的感知問(wèn)題在學(xué)術(shù)界和商業(yè)界的研究現(xiàn)狀，并對(duì)這類工作進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)分析。

1.2.1 基于聲波感知問(wèn)題的研究現(xiàn)狀

聲波是一種機(jī)械波，聲波根據(jù)波長(zhǎng)的不同分為次聲波、可聞波、超聲波三類，其波長(zhǎng)范圍在0.017m—17m范圍內(nèi)變換，理論上，基于聲波的感知系統(tǒng)的誤差和所使用的聲波波長(zhǎng)具有相同的數(shù)量級(jí)。所以，雖然基于聲波的感知系統(tǒng)在精確度上不占明顯優(yōu)勢(shì)，但是聲波的衍射能力較強(qiáng)，感知范圍較大。所以，在一些精度要求不高的應(yīng)用場(chǎng)景中，基于聲波的感知系統(tǒng)也得到了較為廣泛的應(yīng)用。

文獻(xiàn)[14]綜述了利用聲波進(jìn)行信息感知的原理；文獻(xiàn)[15]研究了如何利用聲波進(jìn)行位置感知；文獻(xiàn)[16]利用聲波進(jìn)行了人體動(dòng)作識(shí)別和感知。

1.2.2 基于聲波的感知系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

綜上所述，由于聲波具有較好的衍射性，在水下和透地感知領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢(shì)，理論上，其感知精確度與波長(zhǎng)在同一數(shù)量級(jí)上，根據(jù)聲波波長(zhǎng)的不同，精確度在幾厘米到幾米不等。所以，基于聲波的感知系統(tǒng)至少有兩個(gè)顯著缺點(diǎn)：（1）需要特殊硬件，例如麥克風(fēng)陣列；（2）信息感知精確度受聲波波長(zhǎng)的影響。

1.3 基于通信設(shè)備信號(hào)的感知問(wèn)題

射頻信號(hào)（又稱無(wú)線電信號(hào)）是一種電磁波，其頻率范圍較大，射頻信號(hào)波長(zhǎng)范圍從0.1mm到105km不等。由于信息感知的精確度和信號(hào)的波長(zhǎng)成正比，所以目前用于進(jìn)行信息感知的射頻信號(hào)一般是指厘米波（3GHz—30GHz）、毫米波（30GHz—300GHz）以及更高頻的亞毫米波（300GHz—3000GHz）。所以本文以下部分提到的基于射頻信號(hào)的感知問(wèn)題是指射頻信號(hào)部分的厘米波、毫米波或者亞毫米波。

由于厘米波/毫米波/亞毫米波的波長(zhǎng)介于聲波和紅外線/可見(jiàn)光之間，所以基于射頻信號(hào)的信息感知問(wèn)題在一定程度上能夠繼承上述兩者的優(yōu)點(diǎn)，弱化上述兩者的缺點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)使用技術(shù)的不同，目前，基于射頻信號(hào)的信息感知方法主要?jiǎng)澐譃閮深悾夯谔厥庥布O(shè)備，利用雷達(dá)原理進(jìn)行信息感知的相關(guān)研究；基于現(xiàn)有通信設(shè)備，利用無(wú)線信息傳播特征的信息感知問(wèn)題相關(guān)研究。其發(fā)展現(xiàn)狀分別簡(jiǎn)述如下。

（1）基于特殊硬件設(shè)備：利用雷達(dá)原理的感知問(wèn)題研究現(xiàn)狀

基于雷達(dá)原理的射頻信號(hào)感知系統(tǒng)主要是利用SAR（Synthepic Aperture Radar）、PAR（Phased Array Radar）等技術(shù)進(jìn)行位置感知、圖像感知，運(yùn)動(dòng)軌跡感知和人體動(dòng)作感知等。例如文獻(xiàn)[17-19]利用雷達(dá)原理進(jìn)行了靜態(tài)位置感知；文獻(xiàn)[20-22]利用了雷達(dá)原理進(jìn)行圖像感知；文獻(xiàn)[23-26]利用雷達(dá)原理進(jìn)行了人體動(dòng)作感知。

（2）基于現(xiàn)有通信設(shè)備、利用無(wú)線信號(hào)傳播特征的感知問(wèn)題研究現(xiàn)狀

基于現(xiàn)有通信系統(tǒng)的感知系統(tǒng)主要是利用現(xiàn)有的射頻通信網(wǎng)絡(luò)（例如Wi-Fi、LTE、ZigBee、BLE以及其他物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備和協(xié)議）進(jìn)行信息感知，其主要原理是利用無(wú)線信號(hào)在環(huán)境中的傳播特征反向推測(cè)和判斷傳播環(huán)境中的信息。

綜合紅外線/可見(jiàn)光/聲學(xué)/雷達(dá)等感知系統(tǒng)可知，傳統(tǒng)的感知系統(tǒng)是專用的空間信息感知工具。而基于通信系統(tǒng)的感知問(wèn)題不僅可以進(jìn)行空間信息的感知，也可以進(jìn)行頻域維度的信息感知。進(jìn)行空間的信息感知能夠提高通信系統(tǒng)的增值業(yè)務(wù)能力，而進(jìn)行頻域維度的感知能夠提高通信系統(tǒng)本身的傳輸性能。

另外，由于基于通信系統(tǒng)的感知能夠具有以下特征:可以利用現(xiàn)有硬件、成本較低、易于部署、易于普及等，在近年來(lái)引起了研究者和商業(yè)界的廣泛關(guān)注。在空間信息感知領(lǐng)域，文獻(xiàn)[27][28]研究了如何利用現(xiàn)有通信系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)位置感知；文獻(xiàn)[29]研究如何利用現(xiàn)有通信系統(tǒng)感知環(huán)境中的聲音；文獻(xiàn)[30]研究如何利用現(xiàn)有通信系統(tǒng)進(jìn)行傳播環(huán)境的圖像感知。

1.4 現(xiàn)有技術(shù)方法優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)和本文的切入點(diǎn)

綜上所述，基于現(xiàn)有技術(shù)的感知問(wèn)題優(yōu)缺點(diǎn)分析如表1所示，各感知技術(shù)存在的優(yōu)勢(shì)用紅色字體標(biāo)出，由表1可知，基于現(xiàn)有通信系統(tǒng)信號(hào)傳播特征的感知系統(tǒng)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。在理論上，基于現(xiàn)有通信系統(tǒng)的感知精確度至少能夠達(dá)到厘米級(jí)，能夠適應(yīng)大多數(shù)的應(yīng)用需求；現(xiàn)有通信系統(tǒng)射頻信號(hào)的衍射能力使得信息感知的距離適中；另外，基于現(xiàn)有通信系統(tǒng)的感知問(wèn)題能夠覆蓋LoS和NLoS路徑上被感知事件。不需要額外的特殊硬件支持，易于部署和推廣。所以，基于通信系統(tǒng)信號(hào)傳播特征的感知系統(tǒng)在近年來(lái)受到廣大研究者和商業(yè)界的重視。

所以，本文主要研究如何在現(xiàn)有通信系統(tǒng)下，基于信號(hào)的傳播特征進(jìn)行空間維度和頻域維度的信息感知。第2節(jié)詳細(xì)闡述了基于現(xiàn)有通信系統(tǒng)進(jìn)行信息感知的意義；第3節(jié)詳細(xì)闡述了基于現(xiàn)有通信系統(tǒng)進(jìn)行信息感知的主要研究范圍和學(xué)科內(nèi)的關(guān)注重點(diǎn)。

表1 現(xiàn)有感知技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

2 基于現(xiàn)有通信系統(tǒng)無(wú)線信號(hào)傳播特征的感知問(wèn)題的研究意義

根據(jù)上一節(jié)的分析可知，傳統(tǒng)的感知系統(tǒng)重點(diǎn)關(guān)注空間維度的信息感知（例如位置、空間結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)軌跡，人體動(dòng)作，等）。而利用現(xiàn)有的通信設(shè)備和無(wú)線信息的傳播特征既能進(jìn)行傳統(tǒng)的空間維度信息感知，也能進(jìn)行頻域維度的信息感知。其中，空間信息感知是提高通信系統(tǒng)增值業(yè)務(wù)的重要基礎(chǔ)；頻域維度的信息感知是提高通信系統(tǒng)自身的頻譜利用率的重要基礎(chǔ)。所以研究移動(dòng)通信系統(tǒng)下的感知問(wèn)題是提高網(wǎng)絡(luò)自身性能和網(wǎng)絡(luò)增值業(yè)務(wù)性能的重要途徑之一，具有重大的理論意義和實(shí)踐意義。

2.1 理論意義

在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，信息傳播的載體（無(wú)線信號(hào)）由三個(gè)維度組成：時(shí)間維度（例如周期）、空間維度（例如振幅和相位）、頻域維度（例如載波頻率）。所以，理論上，根據(jù)無(wú)線信號(hào)的傳播特征可以反向感知這三個(gè)維度的信息，通常，時(shí)間維度是空間維度和頻域維度信息的更新和擴(kuò)展。所以，通信系統(tǒng)下的感知問(wèn)題主要?jiǎng)澐譃榭臻g維度的信息感知和頻域維度的信息感知兩類（更詳細(xì)的劃分見(jiàn)第3節(jié)）。而空間維度的信息感知是提升通信系統(tǒng)增值業(yè)務(wù)能力的基礎(chǔ)；頻域維度的信息感知是提升通信系統(tǒng)自身頻譜利用率的基礎(chǔ)。

提升通信系統(tǒng)增值業(yè)務(wù)能力：利用現(xiàn)有通信設(shè)備和射頻信號(hào)傳播特征可以獲取無(wú)線信號(hào)傳播環(huán)境中的空間信息，主要包括空間中物體、其他通信設(shè)備以及人的位置信息、結(jié)構(gòu)信息、行動(dòng)軌跡信息以及人體動(dòng)作信息等。這些信息是提高通信系統(tǒng)增值業(yè)務(wù)能力的重要基礎(chǔ)。所以，對(duì)通信系統(tǒng)中空間信息感知的研究具有重要理論意義。

提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自身的性能：利用現(xiàn)有通信設(shè)備和射頻信號(hào)傳播特征可以獲取無(wú)線信號(hào)傳播過(guò)程中的頻域信息，例如異構(gòu)通信設(shè)備之間的頻譜占用情況等，這些信息是提高通信網(wǎng)絡(luò)頻譜利用率的重要基礎(chǔ)。所以，對(duì)通信系統(tǒng)中頻域信息感知的研究具有重要理論意義。

綜上所述，通信系統(tǒng)下的感知問(wèn)題能夠同時(shí)提升通信系統(tǒng)增值業(yè)務(wù)能力和通信系統(tǒng)自身的性能，具有重要的理論意義。

2.2 實(shí)踐意義

與傳統(tǒng)的感知系統(tǒng)相比，對(duì)通信系統(tǒng)下的感知問(wèn)題研究的實(shí)踐意義表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

降低感知系統(tǒng)的成本：基于無(wú)線信號(hào)傳播特征的感知系統(tǒng)可以利用任何現(xiàn)有無(wú)線通信技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行信息感知。例如Wi-Fi路由器、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)、BLE網(wǎng)絡(luò)等。所以，基于通信網(wǎng)絡(luò)的感知問(wèn)題不需要額外的硬件，可以大幅度地降低信息感知和獲取的成本，在實(shí)際的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中具有重要意義。

提高頻譜的利用率：頻域信息的感知能夠直接異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的頻譜利用率；空間信息的獲取也能夠在不影響現(xiàn)有通信的基礎(chǔ)上獲取更多的信息，從而間接地提高頻譜的利用率。隨著移動(dòng)設(shè)備和流量的不斷增長(zhǎng)，頻譜資源成為世界上稀缺資源之一，所以高效的頻譜利用率在實(shí)際的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中具有重要的意義。

降低推廣難度：由于基于通信網(wǎng)絡(luò)的感知系統(tǒng)不需要額外的硬件，所開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)可以安裝在PC、手機(jī)、平板、可穿戴設(shè)備上。目前，這些設(shè)備的普及度較高，所以從用戶角度來(lái)說(shuō)易于操作和培訓(xùn)，使得推廣難度降低。

催生更多應(yīng)用的發(fā)展：通信系統(tǒng)下的感知問(wèn)題的研究可以推進(jìn)相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，例如人機(jī)交互（HCI）、健康情況跟蹤與監(jiān)控以及智能家居等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3 基于無(wú)線信號(hào)傳播特征的感知問(wèn)題的研究范圍

在通信系統(tǒng)下，感知問(wèn)題的主要研究目標(biāo)是如何利用現(xiàn)有的通信設(shè)備進(jìn)行高精度、低成本的信息獲取（例如位置、結(jié)構(gòu)、軌跡、動(dòng)作、頻譜分配情況等）。根據(jù)日常應(yīng)用的需求，目前通信系統(tǒng)下感知問(wèn)題主要涉及的維度包括：（1）空間維度的信息感知；（2）頻域維度的信息感知?？紤]空間維度、頻域維度信息隨著時(shí)間維度的變化情況，空間維度的信息感知又可以劃分為靜態(tài)空間信息感知和動(dòng)態(tài)空間信息感知兩類；頻域維度的信息感知也可以劃分為靜態(tài)頻譜感知和動(dòng)態(tài)頻譜感知兩類。其關(guān)系如圖1所示。

圖1 通信系統(tǒng)下感知問(wèn)題的研究范疇

由圖1可知，從信息獲取維度層面出發(fā)，在理論上可以把信息感知問(wèn)題劃分為四大類，分別是靜態(tài)空間信息感知問(wèn)題、動(dòng)態(tài)空間信息感知問(wèn)題、靜態(tài)頻譜感知問(wèn)題以及動(dòng)態(tài)頻譜感知問(wèn)題。這四類感知問(wèn)題又根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的不同演化為若干種類（如圖1所示），其詳細(xì)介紹如下：

（1）靜態(tài)空間感知問(wèn)題：該問(wèn)題假設(shè)空間信息不隨時(shí)間維度顯著變化，在空間信息獲取的過(guò)程中可以不考慮時(shí)間的變化對(duì)空間信息的影響。目前，比較基礎(chǔ)的靜態(tài)空間感知問(wèn)題包括靜態(tài)位置感知（Location Sensing）和環(huán)境圖像重構(gòu)（Image Sensing）兩類。其中，環(huán)境圖像重構(gòu)（Im?age Sensing）是靜態(tài)位置感知在空間域的擴(kuò)展。所以，靜態(tài)位置感知是靜態(tài)空間感知問(wèn)題的核心，如何利用環(huán)境中部署的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的信號(hào)傳播關(guān)系確定節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)部署位置是環(huán)境感知領(lǐng)域重要的研究問(wèn)題之一。

（2）動(dòng)態(tài)空間感知問(wèn)題：該問(wèn)題假設(shè)空間信息隨著時(shí)間維度顯著變化，在解決問(wèn)題的過(guò)程中必須考慮時(shí)間的變化對(duì)空間信息的影響情況。目前，比較基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)空間感知問(wèn)題包括運(yùn)動(dòng)軌跡感知（Tracking）和人體動(dòng)作感知（Gesture Sensing）兩類。其中，運(yùn)動(dòng)軌跡感知問(wèn)題是靜態(tài)位置感知問(wèn)題在時(shí)間維度的擴(kuò)展，目前已經(jīng)具有多種性能良好的解決方案。但是，通信系統(tǒng)下人體動(dòng)作感知問(wèn)題是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者和研究人員公認(rèn)的具有挑戰(zhàn)性的研究問(wèn)題，目前仍然存留很多開(kāi)放性問(wèn)題有待研究，所以，如何利用信號(hào)的傳播特征進(jìn)行動(dòng)作感知是數(shù)學(xué)界的開(kāi)發(fā)性研究問(wèn)題，目前基于信號(hào)傳播特征的動(dòng)作感知問(wèn)題主要包括如何利用粗粒度的信號(hào)特征進(jìn)行細(xì)粒度的動(dòng)作感知、如何同時(shí)感知多人的動(dòng)作、如何在占空比較低的條件下精確的識(shí)別人體動(dòng)作。

（3）靜態(tài)頻譜感知問(wèn)題：該問(wèn)題假設(shè)頻譜的使用情況不隨時(shí)間的變化顯著變化，通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行頻譜感知和獲取的過(guò)程中不需要隨著時(shí)間的變化而調(diào)整（例如目前的路由器信息獲取方法）。目前，根據(jù)通信系統(tǒng)頻譜管理方案的現(xiàn)狀，靜態(tài)頻譜感知問(wèn)題主要?jiǎng)澐譃榇至６阮l譜感知問(wèn)題（例如信道級(jí)別的頻譜感知）和細(xì)粒度頻譜感知問(wèn)題（例如子載波級(jí)別的頻譜感知問(wèn)題）。目前，基于信道級(jí)別的頻譜感知問(wèn)題已經(jīng)具有多種良好的解決方案，并且已經(jīng)形成規(guī)范的國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)。但是，子載波級(jí)別的頻譜感知問(wèn)題能夠進(jìn)一步提高通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能，是頻域感知問(wèn)題中的關(guān)鍵問(wèn)題，所以，當(dāng)前，如何進(jìn)行子載波級(jí)別的干擾感知是學(xué)術(shù)界的重點(diǎn)研究問(wèn)題，主要包括如何進(jìn)行靜態(tài)子載波的干擾感知、動(dòng)態(tài)子載波的干擾感知等開(kāi)放性研究問(wèn)題。

（4）動(dòng)態(tài)頻譜感知問(wèn)題：該問(wèn)題假設(shè)頻譜的使用情況隨著時(shí)間的變化而變化，在通信節(jié)點(diǎn)部署比較稠密的情況下，動(dòng)態(tài)頻譜感知能夠?qū)崟r(shí)地提高整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的性能。目前動(dòng)態(tài)頻譜感知主要研究信道的動(dòng)態(tài)分配問(wèn)題。包括單一網(wǎng)絡(luò)的信道分配問(wèn)題和交叉網(wǎng)絡(luò)的頻譜感知問(wèn)題，單一網(wǎng)絡(luò)的頻譜感知問(wèn)題是指競(jìng)爭(zhēng)頻譜資源的節(jié)點(diǎn)類型單一，例如WiFi網(wǎng)絡(luò)、LTE網(wǎng)絡(luò)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)、BLE網(wǎng)絡(luò)的頻譜感知問(wèn)題；交叉網(wǎng)絡(luò)的頻譜感知問(wèn)題是指競(jìng)爭(zhēng)頻譜資源的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)協(xié)議不同，例如WiFi和LTE在5GHz頻段的共存問(wèn)題，WiFi和ZigBee在2.4GHz頻段的共存問(wèn)題，等。

4 總結(jié)

本文綜述了目前基于信號(hào)特征的信息感知問(wèn)題的研究現(xiàn)狀、研究意義以及研究范圍。首先，按照信號(hào)波長(zhǎng)的不同，目前基于信號(hào)的信息感知問(wèn)題主要分為基于紅外線/可見(jiàn)光的感知問(wèn)題、基于聲波的感知問(wèn)題、基于通信設(shè)備信號(hào)的感知問(wèn)題，本文對(duì)這些感知問(wèn)題的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析；其次，本文分別從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面分析了基于信號(hào)特征的意義；最后，本文分析了基于通信系統(tǒng)的無(wú)線信號(hào)的研究范圍，主要包括靜態(tài)空間信息感知和動(dòng)態(tài)空間信息感知兩個(gè)部分。本文的綜述研究能夠?yàn)橥I(lǐng)域的研究提供一定的參考。

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A

1671-6469（2017）-06-0119-08

2017-09-02

新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目：“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（云計(jì)算）”；新疆維吾爾自治區(qū)普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目：綜合改革項(xiàng)目“昌吉學(xué)院—中興通訊ICT應(yīng)用型人才培養(yǎng)機(jī)制研究”（2017JG117）階段性研究成果。

孫宏宇（1986-），女，吉林長(zhǎng)春人，昌吉學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系教師、博士，研究方向：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)計(jì)算。