国外研究人员推出可远程分析脚步并识别用户身份的新型传感器

　　日前，国外一组研究人员开发出了一种通过测量微小地面震动，来分析脚步的远程传感器。他们使用这种震动来识别走进大楼的人，并且测试一种非接触的健康监测新方法。研究者称，这可帮助医生监测想要独立生活的老年人和其他高风险病患，具体来说，就是通过追踪行走特征对患者进行非直接接触式的健康监测。

资料图

　　普通的墙和地板能够捕捉到其所在空间中任何活动所引起的微小震动，科学家们就是利用了这一现象，决定开发可以远程工作的脚步传感器，他们称之为“建筑传感器”，即利用大楼和桥梁这类大型实体建筑作为传感系统来间接地监测人和周围环境。

　　检测仅仅由脚步引起的震动，当然需要非常灵敏的传感器。那么，这款传感器有多灵敏呢？研究人员距离书，如果你坐在椅子上，研究者把传感器放在一米远的地上，研究人员可以检测到你的心跳。

远程脚步传感器，资料图

　　据介绍，每个传感器都是高约几厘米的圆柱体仪器，把它们放在地上，甚至能够收集到远至20米的行人信息。研究者们在他们想要检测脚步的地方把传感器排成一个阵列。但是在人流密集的建筑里，这些灵敏的传感器会收集到更多信息。因此，研究团队需要“教会”这个新系统如何从背景噪声中辨别脚步信号。

　　由此，滤除噪声便成为最大的挑战，克服这一困难需要同时在硬件和软件上下功夫。在硬件端，每个传感器都有一个放大器，可自动改变其需要增强的脚步信号数量。如果一个人像是从远处走来，那么放大器就会将脚步声放大。随着脚步信号变强并有可能使传感器失效，放大器会降低其灵敏度。

　　一旦传感器捕捉到脚步信号，软件就会对其进行处理。研究者们采用了各种信号处理和机器学习技术来识别哪些是与人有关的信号，哪些是研究者们不敢兴趣的噪声。和其他采用脚步探测方法（比如使用可穿戴设备或压力毯）所获得的数据一样，采用传感器测得的走路姿势可以被用来确定个人身份和一些可能存在的健康问题。该研究团队已经在一些会议和研讨会上展示了他们所做的工作，其中最近一次是2月的实验力学学会国际模态分析会议。

资料图

　　这种依靠电脑显示器实时显示行人走路姿势的方法，让一名研究者想到了一种更加奇妙的设备。英特尔公司新兴物联网网络的总工程师与主任Eve Schooler说她对开发科技版本的“活点地图”很感兴趣。活点地图是《哈利波特》小说与电影中带有魔法的建筑平面图，可以“通过脚印显示出人们所在的位置”。在现实生活中，这种设备或许能够实时追踪建筑中的人或其他目标。受Schooler建议的启发，卡内基梅隆大学的研究团队更新了他们的产品，设计了一块像魔法地图一样的数字显示器，能够显示一个楼层平面的脚印。

　　Schooler说，“使用者不需要通过校准来分辨整幢大楼里的人，他们的技术可以直接完成这些工作。”一旦实验系统“习得”了一个人的脚步特征，传感器阵列就能在办公室或家中识别出这个人。鉴于这一设备的价格是可以接受的（每一个传感器的生产成本约在10到20美元之间），同时每隔20米放一个传感器就能够绘制出整层楼的图像，因此Schooler提议的广泛应用似乎是可能的。

　　研究者们指出，这种监测系统可以帮助看护人员知道老年病患何时可能会摔倒，或帮儿童医院尽快发现如肌肉萎缩症等慢性疾病的症状。在这些应用场景下，研究者们认为脚步传感器对隐私的保护，比还能拍摄图像信息的照相机要更好。