開發跟蹤占用者并自我適應其偏好的自動化系統是智能家居未來的重要下一步。例如，當您走進房間時，系統可以設置為您的首選溫度。或者當您坐在沙發上時，系統可以立即將電視機輕彈到您喜歡的頻道。
但是，當家庭系統在房子周圍移動時，使家庭系統識別出來是一個更復雜的問題。最近，已經建立了通過測量無線信號離開其身體的反射來定位人類的系統。但這些系統無法識別個人。其他系統可以識別人員，但前提是他們總是攜帶移動設備。兩個系統還依賴于跟蹤可能較弱或被各種結構阻擋的信號。
麻省理工學院的研究人員建立了一個系統，通過識別占用者，即使他們沒有攜帶移動設備，也可以邁向全自動智能家居。該系統稱為Duet，使用反射的無線信號來定位個人。但它還包含了一些算法，可根據上次使用設備的人員及其預測的移動軌跡，對附近的移動設備進行預測，以預測個人的身份。它還使用邏輯來確定誰是誰，即使在信號被拒絕的區域。
“智能家居仍然基于應用程序的明確輸入或告訴Alexa做某事。理想情況下，我們希望家庭對我們的工作更具反應性，以適應我們，“麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室(CSAIL)的博士生Deepak Vasisht說道，他是一篇論文的主要作者，描述了所提出的系統在上周的Ubicomp會議上。“如果您為智能家居啟用位置感知和識別感知，則可以自動執行此操作。你的家知道你在走路，走路的地方，它可以自我更新。“
在一個有兩個人的兩居室公寓和一個有九個人的辦公室進行的實驗，超過兩周，顯示該系統可以分別識別96%和94%準確度的個人，包括人們沒有攜帶智能手機或在被封鎖的地區
但該系統不僅僅是新穎的。Duet可能用于識別入侵者或確保訪客不進入您家的私人區域。此外，Vasisht說，該系統可以捕獲醫療保健應用的行為分析見解。例如，患有抑郁癥的人可能會或多或少地移動，這取決于他們在任何一天的感受。隨著時間的推移收集的這些信息對于監測和治療可能是有價值的。
“在行為研究中，你關心人們如何隨著時間的推移以及人們的行為方式，”Vasisht說。“所有這些問題都可以通過獲取有關人員位置及其移動方式的信息來解答。”
研究人員設想，他們的系統將在任何將被Duet識別和跟蹤的人的明確同意下使用。Vasisht補充說，如果需要，他們還可以開發一個應用程序，供用戶隨時授予或撤銷Duet對其位置信息的訪問權限。
該論文的共同作者是：Dina Katabi，Andrew和Erna Viterbi電氣工程和計算機科學教授; 前CSAIL研究員Anubhav Jain '16; 和CSAIL博士生Chen-Yu Hsu和Zachary Kabelac。
跟蹤和識別
Duet是一個安裝在墻上的無線傳感器，大約一英尺半。它包含一個帶有注釋區域的樓層地圖，例如臥室，廚房，床和客廳沙發。它還從占用者的電話中收集識別標簽。
該系統建立在由Vasisht，Katabi和其他研究人員構建的基于設備的定位系統的基礎上，該系統基于來自其設備的無線信號反射來跟蹤數十厘米內的個體。它通過使用中心節點來計算信號擊中人的設備并返回的時間。在實驗中，該系統能夠確定人們在兩居室公寓和咖啡館的位置。
然而，該系統依賴于攜帶移動設備的人。“但在建造[Duet]時，我們意識到，在家里，你并不總是隨身攜帶手機，”Vasisht說。“大多數人把設備放在桌子或桌子上，然后在房子里走來走去。”
研究人員將他們基于設備的定位與由Katabi和其他CSAIL研究人員開發的名為WiTrack的無設備跟蹤系統相結合，通過測量人體無線信號的反射來定位人們。
Duet定位智能手機并將其動作與無設備本地化捕獲的個人動作相關聯。如果兩者都在緊密相關的軌跡中移動，則系統將設備與個體配對，因此知道個體的身份。
為了確保Duet在離開他們的設備時知道某人的身份，研究人員設計該系統以捕獲在使用時從手機接收的信號的功率分布。該輪廓根據信號的方向而改變，并且該改變被映射到個體的軌跡以識別它們。例如，當使用電話然后放下電話時，系統將捕獲初始電源配置文件。然后它將估計如果它仍然被附近移動的個體沿著路徑運載，那么功率分布將如何看起來。變化的功率曲線越接近于移動的個體路徑，個體擁有電話的可能性越大。
邏輯思維
最后一個問題是浴室瓷磚，電視屏幕，鏡子和各種金屬設備等結構可能會阻擋信號。
為了彌補這一點，研究人員采用概率算法將邏輯推理應用于本地化。為此，他們設計了系統，以識別家中特定空間的入口和出口邊界，例如每個房間的門，床邊和沙發的側面。在任何時候，系統都會識別每個邊界中每個人最可能的身份。然后通過消除過程推斷出誰是誰。
假設一個公寓有兩個住戶：Alisha和Betsy。Duet看到Alisha和Betsy走進起居室，將他們的智能手機動作與他們的運動軌跡配對。然后兩人都將手機放在附近的咖啡桌上充電 - 貝琪進入臥室小睡; 艾麗莎留在沙發上看電視。Duet推斷Betsy已進入床邊并且沒有退出，因此必須在床上。過了一會兒，Alisha和Betsy搬進了廚房 - 信號下降了。二重奏的原因是兩個人在廚房，但它不知道他們的身份。然而，當Betsy回到起居室并拿起她的電話時，系統會自動將個人重新標記為Betsy。通過消除的過程，仍在廚房的另一個人是艾麗莎。
“家庭中有盲點，系統無法運作。但是，因為你有邏輯框架，你可以做出這些推論，“Vasisht說。
“Duet采用智能方法將不同設備的位置結合起來并將其與人類相關聯，并利用無設備本地化技術來定位人類，”微軟首席研究員Ranveer Chandra表示，他沒有參與這項工作。“準確確定所有居民在家中的位置有可能顯著增強用戶的家庭體驗。......家庭助理可以根據所有人的反應個性化回復; 溫度可以根據個人喜好自動控制，從而節省能源。如果他們知道家里的人在哪里，那么家中的未來機器人可能會更加聰明。潛力無窮無盡。“
接下來，研究人員的目標是在更多空間內長期部署Duet，并為健康監測和響應式智能家居等應用提供高級分析服務。
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