Radioaallot huonetilan kattavaksi anturiksi

Infrapunaan perustuvilla liiketunnistimilla on omat rajansa kattavuuden suhteen.

Duke Universityn ja ranskalaisen Institut Langevinin tutkijoiden tekemät kaksi uutta tutkimusta ovat osoittaneet, että radioaaltojen aiheuttamat kuviot voivat havaita henkilön läsnäolon ja sijainnin missä tahansa kohtaa huonetta.

Tämä metamateriaaleihin perustuva uusi liikeanturitekniikka on riittävän herkkä jopa henkilön hengityksen tarkkailemiseksi. Tällainen uusi liiketunnistusteknologia voisi johtaa uusiin älykkäisiin kodin laitteisiin energiansäästön, turvallisuuden, terveydenhuollon ja pelaamisen parissa.

Työssään tutkijat käyttivät hyväkseen radioaaltojen luomaa kuviota, joka kimpoaa ympäri huonetta ja interferoi itsensä kanssa. Nämä ainutlaatuiset kuviot muuttuvat huoneen esineiden pienimmilläkin muutoksilla, jolloin herkkä antenni voi havaita, milloin jotain siirtyy huoneessa tai tulee huoneeseen. Ja vertailemalla, miten nämä mallit muuttuvat ajan myötä, niitä voidaan käyttää myös syklisten liikkeiden, kuten henkilön hengityksen havaitsemiseen.

Teknologia toimii hyödyntämällä radioaaltojen käyttäytymistä suljetussa huoneessa. Niiden kyky jatkuvasti heijastaa useita pintoja luo monimutkaisia interferenssikuvioita koko huoneeseen. Tämä monimutkaisuus on aiemmin ollut este järjestelmille, jotka yrittävät löytää signaalin alkuperän. Mutta nyt tutkijat osoittivat, että samaa monimutkaisuutta voidaan käyttää havaitsemaan liikkumista ja etsimään esineitä huoneesta.

"Monimutkaisuus radioaaltojen heijastumisessa ympäri huonetta ja interferointi itsensä kanssa luo tietynlaisen sormenjäljen", kertovat tutkijat mutta haasteena on löytää tehokkain tapa sormenjäljen tunnistamiseen ensivaiheessa. Se vaatii paljon dataa ja on olemassa useita perinteisiä tapoja, joilla se voidaan tehdä, mutta niillä kaikilla on haittansa.

Tutkijoiden ratkaisu on hallita aaltojen muotoa dynaamisesti käyttäen metamateriaaleja – keinotekoisia materiaaleja, jotka manipuloivat aaltoja rakenteensa ominaisuuksien kautta. Litteä metamateriaalinen antenni voi muodostaa aaltoja mielivaltaisiksi koosteiksi ja luoda monia eri aaltorintamia nopeasti peräkkäin.

"Ei ole väliä, minkä muotoiset nämä aallon ovat mutta niin kauan kuin ne ovat moninaisia, ilmaisin kerää tarpeeksi erilaisia malleja selvittääkseen, onko siellä jotain olemassa ja missä se on."

"On olemassa muita tekniikoita, jotka saattavat saavuttaa samanlaisia aaltoilun muotoiluominaisuuksia, mutta ne ovat paljon kalliimpia sekä kustannuksiltaan että energiankulutuksessa", toteavat tutkijat Duke Univesityn tiedotteessa.