WiFi能否当雷达用？
WiFi作为我们日常生活中无处不在的网络连接方式，其核心技术——无线电波，与雷达探测原理有着天然的联系。那么，WiFi能不能被“改造”成雷达来使用呢？答案是：可以，但有着相当大的限制和挑战。
要理解这一点，我们得先简单回顾一下雷达是如何工作的。
雷达的基本原理
雷达（Radio Detection and Ranging）的中文意思是“无线电探测和测距”。它就像一个“电子眼睛”，通过发射电磁波（通常是无线电波或微波）到目标方向，然后接收从目标反射回来的电磁波，从而判断出目标的：
存在与否： 如果有反射信号回来，说明目标存在。
距离： 通过测量发射电波到接收回波之间的时间差，再乘以光速，就能计算出目标有多远。
方向/方位： 通过天线的指向性，可以知道目标是在哪个方向。
速度： 利用多普勒效应，即移动物体反射的电磁波频率会发生变化，来判断目标是靠近还是远离，以及速度有多快。
大小/形状（部分）： 不同大小和形状的物体反射电磁波的强度和特征也会有所不同。
WiFi与雷达的相似之处
WiFi同样依赖于电磁波进行通信。我们知道，WiFi设备（路由器、手机、笔记本电脑等）会不断地发射和接收无线电波，这些电波以光速在空间中传播。
发射与接收： WiFi设备有发射器（Tx）和接收器（Rx），就像雷达一样。
信号传播： WiFi信号在空气中传播，并会与周围的环境（墙壁、家具、人体等）发生反射、散射和衍射。
信道频率： WiFi工作在ISM频段，例如2.4GHz和5GHz，这些频段也属于电磁波谱的一部分，与很多雷达系统使用的频段有重叠。
WiFi作为雷达的可能性：WiFi Sensing
正因为这些相似性，科学家们一直在探索利用现有的WiFi基础设施来实现“WiFi Sensing”（WiFi感知）。其核心思想是：不改变WiFi设备本身（至少在硬件层面），而是通过更智能地分析WiFi信号在传播过程中的变化，来“感知”周围的环境和其中的物体。
这就像你站在一个嘈杂的派对里，虽然你听不清每个人的谈话，但你能根据大家说话的音量、语速、暂停等细微变化，大致判断出人群的整体情绪，或者有没有人在悄悄讲小话。WiFi Sensing也是类似，它不去“听”WiFi数据包本身的内容，而是“听”WiFi信号本身在传播过程中的“声音”——也就是信号的振幅、相位、频率等信息。
WiFi Sensing如何工作？
WiFi Sensing主要利用以下几种机制：
1. 信道状态信息 (CSI) 分析：
WiFi信号在传播过程中，会受到周围环境的影响，例如墙壁的阻挡、家具的反射、人体的遮挡等等。这些影响会改变信号的振幅（信号强度）和相位（信号的“位置”）。
现代WiFi设备（支持MIMO多输入输出技术）能够获取到信道状态信息 (CSI)，它记录了信号从发射天线传输到接收天线过程中，每个传输路径（天线对）的损耗（振幅变化）和延迟（相位变化）。
CSI是WiFi信号在空间中的“指纹”。当有物体移动时，它会改变这些传播路径，从而引起CSI的微小但可测量的变化。
通过对CSI随时间的变化进行监测和分析，可以检测到物体的存在、运动以及运动的模式。
2. 信号强度 (RSSI) 变化：
即使是简单的信号强度（RSSI）也能提供一些信息。当一个人走过，他会遮挡部分WiFi信号，导致接收端测到的RSSI值下降。
这种方法相对粗糙，容易受到其他因素（如其他WiFi设备干扰、功率波动）的影响，但易于实现。
3. 基于多普勒效应的运动检测：
如果WiFi信号能够捕捉到频率的微小变化（就像雷达中的多普勒频移），就可以判断目标的运动速度。
一些研究利用WiFi信号在通过运动物体时产生的多普勒效应来检测物体的移动。
WiFi Sensing可以做什么？
基于上述原理，WiFi Sensing已经展现出一些令人兴奋的应用潜力：
室内定位和导航： 比传统的WiFi定位更精确，甚至可以实现亚米级的室内定位。
人体行为监测：
跌倒检测： 检测老年人或行动不便者在家中跌倒。
睡眠监测： 分析睡眠时的呼吸、翻身等动作。
步态分析： 监测行走姿势，用于康复训练或健康评估。
手势识别： 通过分析手臂和手部移动对WiFi信号的影响，实现无接触的手势控制。
人数统计： 估计房间内的人数。
环境感知：
物体存在检测： 检测房间里是否有家具、电器等。
门窗开关检测： 检测门窗的打开或关闭。
安防监控： 检测非法入侵或异常活动。
智能家居联动： 根据人的活动自动调节灯光、空调等。
WiFi作为雷达的局限性和挑战
尽管潜力巨大，但将WiFi直接用作传统意义上的高性能雷达，仍然面临着许多挑战：
1. 信号带宽和频率限制：
带宽： 传统雷达为了实现高分辨率（区分近距离物体）和精确测距，通常需要非常宽的信号带宽。WiFi的带宽虽然在不断提升，但与专用雷达相比仍然有限，这限制了其精细探测能力。
频率： WiFi工作在2.4GHz和5GHz，虽然可以探测，但与许多专业雷达（如毫米波雷达、X波段雷达）相比，其分辨率和穿透能力有所不同。例如，低频段的雷达可以穿透墙壁，而WiFi的穿透力相对较弱。
2. 天线设计和指向性：
全向性 vs. 定向性： 许多WiFi设备的天线设计偏向于在一定范围内提供全向覆盖，而不是高度定向发射。而高性能雷达通常需要高度定向的天线来聚焦能量并精确探测方向。
MIMO天线： 尽管MIMO技术通过多根天线可以提供一些方向信息（波束赋形），但其目的主要是为了提高通信速率和鲁棒性，而非精确的雷达扫描。
3. 信号处理的复杂性：
CSI提取： 准确、可靠地提取WiFi设备的CSI数据，本身就需要特定的硬件支持和软件算法，并且可能需要对现有WiFi协议进行修改或使用非标准驱动。
环境噪声和干扰： WiFi网络中存在大量的其他WiFi设备、蓝牙设备等，这些都会产生信号干扰，使得从CSI中提取微弱的目标反射信号变得非常困难。
算法复杂度和计算量： 区分不同物体的微小信号变化，需要强大的信号处理算法和计算能力，尤其是在实时应用中。
4. 功耗和散热：
持续不断地进行高精度的信号监测和分析，可能会增加设备的功耗和发热，对于本就追求低功耗的WiFi设备来说是一个挑战。
5. 隐私问题：
WiFi Sensing能够“看到”人体的活动，这无疑带来了严重的隐私担忧。如何平衡感知能力与用户隐私保护，是推广应用的关键。
6. 标准化和互操作性：
目前，WiFi Sensing的实现方式多样，缺乏统一的行业标准，这阻碍了其大规模商业化应用。
总结
WiFi本身无法直接“代替”高性能的雷达系统，例如用于高空目标探测、精确气象监测或军事跟踪等。这是因为WiFi在设计之初是为了高效的数据通信，而不是为了高精度的目标探测。其信号带宽、天线特性、工作模式等都与专用的雷达系统有着本质区别。
然而，WiFi却可以作为一种“低成本”、“广部署”的感知平台，实现“低分辨率”、“近距离”的雷达式探测功能。 也就是我们常说的“WiFi Sensing”。它不是让WiFi变成一个独立的雷达发射器，而是利用现有的WiFi信号在传播过程中的细微变化，通过智能的信号处理算法，来“感知”周围的环境和其中的运动。
可以这样比喻：雷达就像一个专门训练过的“鹰眼”，能看得远、看得清；而WiFi Sensing则像是利用遍布你家里的摄像头（WiFi信号），通过后期分析捕捉到的模糊画面（CSI变化），来推断出家里发生了什么。虽然细节上不如“鹰眼”，但在很多特定场景下，这种“大众化”的感知能力已经足够且极具价值。
所以，更准确地说，WiFi可以被“赋能”成为一种新型的、基于通信的传感器网络，实现雷达的部分功能，特别是在室内感知和行为监测领域，展现出巨大的潜力。 未来的发展方向更可能是将WiFi Sensing技术集成到现有的WiFi生态系统中，实现更广泛、更智能的感知应用。
要理解这一点，我们得先简单回顾一下雷达是如何工作的。
雷达的基本原理
雷达（Radio Detection and Ranging）的中文意思是“无线电探测和测距”。它就像一个“电子眼睛”，通过发射电磁波（通常是无线电波或微波）到目标方向，然后接收从目标反射回来的电磁波，从而判断出目标的：
存在与否： 如果有反射信号回来，说明目标存在。
距离： 通过测量发射电波到接收回波之间的时间差，再乘以光速，就能计算出目标有多远。
方向/方位： 通过天线的指向性，可以知道目标是在哪个方向。
速度： 利用多普勒效应，即移动物体反射的电磁波频率会发生变化，来判断目标是靠近还是远离，以及速度有多快。
大小/形状（部分）： 不同大小和形状的物体反射电磁波的强度和特征也会有所不同。
WiFi与雷达的相似之处
WiFi同样依赖于电磁波进行通信。我们知道，WiFi设备（路由器、手机、笔记本电脑等）会不断地发射和接收无线电波，这些电波以光速在空间中传播。
发射与接收： WiFi设备有发射器（Tx）和接收器（Rx），就像雷达一样。
信号传播： WiFi信号在空气中传播，并会与周围的环境（墙壁、家具、人体等）发生反射、散射和衍射。
信道频率： WiFi工作在ISM频段，例如2.4GHz和5GHz，这些频段也属于电磁波谱的一部分，与很多雷达系统使用的频段有重叠。
WiFi作为雷达的可能性：WiFi Sensing
正因为这些相似性，科学家们一直在探索利用现有的WiFi基础设施来实现“WiFi Sensing”（WiFi感知）。其核心思想是：不改变WiFi设备本身（至少在硬件层面），而是通过更智能地分析WiFi信号在传播过程中的变化，来“感知”周围的环境和其中的物体。
这就像你站在一个嘈杂的派对里，虽然你听不清每个人的谈话，但你能根据大家说话的音量、语速、暂停等细微变化，大致判断出人群的整体情绪，或者有没有人在悄悄讲小话。WiFi Sensing也是类似，它不去“听”WiFi数据包本身的内容，而是“听”WiFi信号本身在传播过程中的“声音”——也就是信号的振幅、相位、频率等信息。
WiFi Sensing如何工作？
WiFi Sensing主要利用以下几种机制：
1. 信道状态信息 (CSI) 分析：
WiFi信号在传播过程中，会受到周围环境的影响，例如墙壁的阻挡、家具的反射、人体的遮挡等等。这些影响会改变信号的振幅（信号强度）和相位（信号的“位置”）。
现代WiFi设备（支持MIMO多输入输出技术）能够获取到信道状态信息 (CSI)，它记录了信号从发射天线传输到接收天线过程中，每个传输路径（天线对）的损耗（振幅变化）和延迟（相位变化）。
CSI是WiFi信号在空间中的“指纹”。当有物体移动时，它会改变这些传播路径，从而引起CSI的微小但可测量的变化。
通过对CSI随时间的变化进行监测和分析，可以检测到物体的存在、运动以及运动的模式。
2. 信号强度 (RSSI) 变化：
即使是简单的信号强度（RSSI）也能提供一些信息。当一个人走过，他会遮挡部分WiFi信号，导致接收端测到的RSSI值下降。
这种方法相对粗糙，容易受到其他因素（如其他WiFi设备干扰、功率波动）的影响，但易于实现。
3. 基于多普勒效应的运动检测：
如果WiFi信号能够捕捉到频率的微小变化（就像雷达中的多普勒频移），就可以判断目标的运动速度。
一些研究利用WiFi信号在通过运动物体时产生的多普勒效应来检测物体的移动。
WiFi Sensing可以做什么？
基于上述原理，WiFi Sensing已经展现出一些令人兴奋的应用潜力：
室内定位和导航： 比传统的WiFi定位更精确，甚至可以实现亚米级的室内定位。
人体行为监测：
跌倒检测： 检测老年人或行动不便者在家中跌倒。
睡眠监测： 分析睡眠时的呼吸、翻身等动作。
步态分析： 监测行走姿势，用于康复训练或健康评估。
手势识别： 通过分析手臂和手部移动对WiFi信号的影响，实现无接触的手势控制。
人数统计： 估计房间内的人数。
环境感知：
物体存在检测： 检测房间里是否有家具、电器等。
门窗开关检测： 检测门窗的打开或关闭。
安防监控： 检测非法入侵或异常活动。
智能家居联动： 根据人的活动自动调节灯光、空调等。
WiFi作为雷达的局限性和挑战
尽管潜力巨大，但将WiFi直接用作传统意义上的高性能雷达，仍然面临着许多挑战：
1. 信号带宽和频率限制：
带宽： 传统雷达为了实现高分辨率（区分近距离物体）和精确测距，通常需要非常宽的信号带宽。WiFi的带宽虽然在不断提升，但与专用雷达相比仍然有限，这限制了其精细探测能力。
频率： WiFi工作在2.4GHz和5GHz，虽然可以探测，但与许多专业雷达（如毫米波雷达、X波段雷达）相比，其分辨率和穿透能力有所不同。例如，低频段的雷达可以穿透墙壁，而WiFi的穿透力相对较弱。
2. 天线设计和指向性：
全向性 vs. 定向性： 许多WiFi设备的天线设计偏向于在一定范围内提供全向覆盖，而不是高度定向发射。而高性能雷达通常需要高度定向的天线来聚焦能量并精确探测方向。
MIMO天线： 尽管MIMO技术通过多根天线可以提供一些方向信息（波束赋形），但其目的主要是为了提高通信速率和鲁棒性，而非精确的雷达扫描。
3. 信号处理的复杂性：
CSI提取： 准确、可靠地提取WiFi设备的CSI数据，本身就需要特定的硬件支持和软件算法，并且可能需要对现有WiFi协议进行修改或使用非标准驱动。
环境噪声和干扰： WiFi网络中存在大量的其他WiFi设备、蓝牙设备等，这些都会产生信号干扰，使得从CSI中提取微弱的目标反射信号变得非常困难。
算法复杂度和计算量： 区分不同物体的微小信号变化，需要强大的信号处理算法和计算能力，尤其是在实时应用中。
4. 功耗和散热：
持续不断地进行高精度的信号监测和分析，可能会增加设备的功耗和发热，对于本就追求低功耗的WiFi设备来说是一个挑战。
5. 隐私问题：
WiFi Sensing能够“看到”人体的活动，这无疑带来了严重的隐私担忧。如何平衡感知能力与用户隐私保护，是推广应用的关键。
6. 标准化和互操作性：
目前，WiFi Sensing的实现方式多样，缺乏统一的行业标准，这阻碍了其大规模商业化应用。
总结
WiFi本身无法直接“代替”高性能的雷达系统，例如用于高空目标探测、精确气象监测或军事跟踪等。这是因为WiFi在设计之初是为了高效的数据通信，而不是为了高精度的目标探测。其信号带宽、天线特性、工作模式等都与专用的雷达系统有着本质区别。
然而，WiFi却可以作为一种“低成本”、“广部署”的感知平台，实现“低分辨率”、“近距离”的雷达式探测功能。 也就是我们常说的“WiFi Sensing”。它不是让WiFi变成一个独立的雷达发射器，而是利用现有的WiFi信号在传播过程中的细微变化，通过智能的信号处理算法，来“感知”周围的环境和其中的运动。
可以这样比喻：雷达就像一个专门训练过的“鹰眼”，能看得远、看得清；而WiFi Sensing则像是利用遍布你家里的摄像头（WiFi信号），通过后期分析捕捉到的模糊画面（CSI变化），来推断出家里发生了什么。虽然细节上不如“鹰眼”，但在很多特定场景下，这种“大众化”的感知能力已经足够且极具价值。
所以，更准确地说，WiFi可以被“赋能”成为一种新型的、基于通信的传感器网络，实现雷达的部分功能，特别是在室内感知和行为监测领域，展现出巨大的潜力。 未来的发展方向更可能是将WiFi Sensing技术集成到现有的WiFi生态系统中，实现更广泛、更智能的感知应用。
网友意见
可以的。红外线夜视仪与微光夜视仪算是同类。
之前还有一个技术，可能很多人没在意：
通过电脑显示器的电磁辐射，远程的还原屏幕显示信息。当然，个人认为这个技术还原的屏幕显示信息存在大量不保真的内容。
对电磁信号的加工，有太多的想象空间，这也是为什么电子类企业的成长以及金融市场表现比较好的直接原因。
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