Решение, разработанное в лаборатории WiTech Lab Карнеги-Меллона, включает в себя набор гибких антенн, вплетенных в ткань, например обивку мебели, которые могут определять местоположение с точностью до нескольких сантиметров, а также обнаруживать немаркированные предметы.
Исследователи из Лаборатории новых беспроводных технологий Карнеги-Меллона (WiTech) разработали систему считывания связи ближнего поля (NFC), которая имеет возможности локализации и расширенный диапазон, с антеннами катушек считывателя, которые можно вплетать в ткань для обеспечения возможности подключения к сети. мебель, одежда или предметы домашнего обихода. Система была разработана для обнаружения и определения местоположения меток NFC, но она также может идентифицировать движение, не требуя уникального идентификатора NFC, такого как размахивание рукой возле считывающего устройства.
Система потенциально может превратить мебель в считыватель NFC для обнаружения объектов с метками NFC или присутствия и положения человека. Целью этого исследования было не только внедрить NFC в текстильные объекты, но и увеличить расстояние считывания технологии и обеспечить конкретную локализацию. Система использует алгоритм формирования луча, который определяет местоположение метки, аналогично тому, как может быть локализована метка RFID с большим радиусом действия. По словам Джунбо Чжана, доктора философии, во время лабораторных испытаний исследователи обнаружили, что технология TextileSense может определять местоположение объекта с точностью до 3,5 сантиметров (1,4 дюйма) на расстоянии около 20 сантиметров (7,9 дюйма). студент и ведущий научный сотрудник Университета Карнеги-Меллона.
Система TextileSense - это третья итерация решения, первая, которая может не только обнаруживать метку NFC, но и обнаруживать объекты, сделанные из проводящего материала, включая металл или человеческое тело. Традиционные системы на основе NFC не используются для определения местоположения предметов, а скорее обеспечивают чтение с близкого расстояния, например, для осуществления платежей, контроля доступа или аутентификации продукта. Поскольку диапазон считывания обычно составляет всего несколько сантиметров, нет необходимости знать точное местоположение тега. Однако с решением, разработанным в WiTechLab, расположение метки или проводящего материала может побудить к определенному действию, например, к включению света или разрешению игры.
Система состоит из считывающего устройства NFC с несколькими входами и выходами (MIMO) 13,56 МГц, соответствующего стандарту ISO 14443, а также специально разработанных антенных катушек, вплетенных в ткань, такую как мягкая мебель, для определения наличия и местоположения метки NFC. или непомеченный проводящий объект. Считыватель использует «формирование луча», метод, который использует массив антенн для управления распределением магнитного поля, а затем измеряет реакцию мощности луча. Сигналы создают оптимальный вектор формирования луча, и максимальное количество энергии доставляется объекту, в то время как чистая энергия в системе минимальна. Система использует сумму напряжений, наблюдаемых на всех катушках, с методами градиентного спуска.
Некоторые существующие системы могут выполнять определение местоположения на основе ответа считывателя NFC, например, Microsoft Project Zanzibar. Эта система представляет собой решение для 2D-локализации NFC, хотя TextileSense развивает эту концепцию еще дальше, предлагая решение с 3D-локализацией. Исследовательская группа указывает, что для считывателя TextileSense требуется источник питания, и его можно установить за мебелью, чтобы гибкие антенные катушки можно было вплести в ткань, а считывающее устройство было бы подключено к стене за этой мебелью.
Для немаркированных объектов TextileSense использует слепой алгоритм формирования луча в ближнем поле, использующий магнитную связь между объектом (например, рукой человека) и считывателем для обнаружения изменения напряжения. Чтобы система могла работать с текстильными материалами, группа сделала антенны гибкими и вплетенными в ткань. Они работали с исследователями материаловедения, чтобы изготовить антенные катушки NFC из проводящей ткани. Исследователи объясняют, что текстильные катушки являются одновременно проводящими и гибкими, поэтому пользователи могут устанавливать систему на неровные поверхности и тем самым создавать поверхность, чувствительную к текстилю, даже на одежде или одеяле.
По словам Чжана, решение открывает возможности для нескольких приложений. TextileSense может идентифицировать и отслеживать объекты на основе NFC, такие как карты NFC или игровые фигурки. Если помеченный объект находится в пределах досягаемости антенн NFC мебели, система может активировать игровые приложения, в которых, например, местоположение помеченного предмета может отображаться на экране как часть игры.
Поскольку мебель со считывателем NFC может также обнаруживать движения предметов без меток, она может предоставлять решения, основанные на движениях руки человека, для игровых приложений. Система может определять местоположение и положение пользователя, сидящего на стуле или кушетке с поддержкой NFC, полагаясь на соединение между считывателем и телом человека, не требуя тегов NFC.
Если кто-то потеряет кошелек, система может обнаружить наличие кредитных карт и отправить этому человеку предупреждение, указав местонахождение кошелька. Пользователи также могут регулировать громкость стереосистемы или телевизора, перемещая руку вверх и вниз по поверхности дивана, на котором встроены антенны.
Поскольку система может определять позу, она позволяет решениям определить, сидит ли человек, и в этом случае освещение включится, или он лежит, что может привести к отключению света. Он также может определить, приходит ли человек домой и садится на диван, предлагая системе автоматически включить свет или какое-либо другое устройство, например PlayStation. Более того, если считыватель был установлен на кровати и человек был обнаружен лежащим, или если этот человек махнул рукой определенным образом или в определенном направлении, система могла выключить свет.
Статья переведена и подготовлена к публикации с
Emerald X, LLC. All Rights Reserved