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Development of Maintenance-free Context Recognition by Passive Sensing

Research Project

Project/Area Number 19K11941
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60060:Information network-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Uchiyama Akira  大阪大学, 大学院情報科学研究科, 准教授 (70555234)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
KeywordsWi-Fi CSI / バッテリレスセンシング / 状況認識 / 環境発電 / メンテナンスフリー / Wi-Fi / Compressed CSI / CSI
Outline of Research at the Start

本研究では,人の行動などの状況認識を低コストに実現するため,電力の供給が不要なバッテリレスタグを用いた受動型センシングによるメンテナンスフリーな状況認識技術の開発に取り組む.受動型センシングでは,人の存在や動き,モノの移動などの状況変化によって生じるWi-Fi電波の変化を受信機で観測することで状況を認識する.このため,アンテナ設計をあらかじめ調整することで,タグごとの周波数特性に差異を作り出すといった工夫により,複数のタグによって同時に生じた電波の変化を分離することを試みる.実環境におけるデータ収集を行い,機械学習を用いることでバッテリレスタグによる状況認識の実現可能性を明らかにする.

Outline of Final Research Achievements

In this research project, we focused on developing maintenance-free context recognition techniques using passive sensing with batteryless tags that require no power supply and ultra-low power tags capable of continuous operation through environmental power generation. We designed batteryless tags using conductive materials such as copper foil tape and developed a tag identification method using deep learning based on the reflected RF signal patterns. Additionally, we developed an indoor people counting method using Wi-Fi CSI (Channel State Information) and context recognition techniques using Wi-Fi CSI with ultra-low power tags. These achievements were presented at various venues including international conferences and published in international journals.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Wi-Fi CSIを用いた状況認識技術は導入コストの低い手法として注目を集め,活発に研究が行われてきた.一方,これまでにWi-Fi CSIを用いた見守りや在室検知などいくつかのサービスが登場しているが,普及には至っていない.この原因として,対象が複数存在する場合にそれらの区別がつかない,明確な電波の変化が現れにくいため認識可能な行動が限られる,という課題が存在する.本研究成果は,これらの課題解決に資するものであり,Wi-Fi CSIを用いた状況認識技術の普及につながるいくつかのアプローチを確立できたと考えている.

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 2 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] <i>BAAS</i>: Backscatter as a Sensor for Ultra-Low-Power Context Recognition2022

    • Author(s)
      Yoshihiro Nakagawa, Toru Maeda, Akira Uchiyama, and Teruo Higashino
    • Journal Title

      Journal of Information Processing

      Volume: 30 Issue: 0 Pages: 130-139

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.30.130

    • NAID

      130008159969

    • ISSN
      1882-6652
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Context Recognition by Wireless Sensing: A Comprehensive Survey2021

    • Author(s)
      Uchiyama Akira、Saruwatari Shunsuke、Maekawa Takuya、Ohara Kazuya、Higashino Teruo
    • Journal Title

      Journal of Information Processing

      Volume: 29 Issue: 0 Pages: 46-57

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.29.46

    • NAID

      130007969004

    • ISSN
      1882-6652
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] Towards Environment-Independent Activity Recognition Using Wi-Fi CSI with an Encoder-Decoder Network2023

    • Author(s)
      Yu Sugimoto, Hamada Rizk, Akira Uchiyama, Hirozumi Yamaguchi
    • Organizer
      Workshop on Body
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Towards Activity Recognition Using Wi-Fi CSI from Backscatter Tags2023

    • Author(s)
      Viktor Erdelyi, Kazuki Miyao, Akira Uchiyama, Tomoki Murakami
    • Organizer
      The 21st International Conference on Pervasive Computing and Communications (PerCom 2023)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Wi-Fiイメージングによる行動認識の検討2022

    • Author(s)
      大河原一輝、内山 彰、エルデーイ ヴィクトル、村上友規、アベセカラ ヒランタ、東野輝夫
    • Organizer
      センサネットワークとモバイルインテリジェンス研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] A New Problem Setting for Mobile Robots Based on Backscatter-Based Communication and Sensing2021

    • Author(s)
      Teruo Higashino, Akira Uchiyama, Hirozumi Yamaguchi, Shunsuke Saruwatari, Takashi Watanabe, and Toshimitsu Masuzawa
    • Organizer
      SSS 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 時系列WiFiイメージを用いた深層学習によるタグ識別法の検討2021

    • Author(s)
      森田幸歩, 内山彰, 東野輝夫
    • Organizer
      第29回 マルチメディア通信と分散処理ワークショップ (DPSWS2021)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Design and Evaluation of a Frequency Shift Backscatter Tag for Context Recognition2021

    • Author(s)
      Yoshihiro Nakagawa, Toru Maeda, Akira Uchiyama, and Teruo Higashino
    • Organizer
      In Adjunct Proceedings of the 2021 International Conference on Distributed Computing and Networking (ICDCN '21)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 対象識別に向けたWiFiイメージングのシミュレーションによる検討2021

    • Author(s)
      森田幸歩,中川善博,内山彰,東野輝夫
    • Organizer
      センサネットワークとモバイルインテリジェンス研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Wi-Fi CSIを用いたイメージングに関する基礎検討2021

    • Author(s)
      大河原一輝,内山彰,エルデーイヴィクトル,村上友規,アベセカラヒランタ,東野輝夫
    • Organizer
      センサネットワークとモバイルインテリジェンス研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 状況認識のための周波数シフト型Backscatterタグの設計と評価2020

    • Author(s)
      中川善博, 前田透, 内山彰, 東野輝夫
    • Organizer
      第28回マルチメディア通信と分散処理ワークショップ論文集
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Wi-Fi電波を用いたイメージングによる対象識別法の検討2020

    • Author(s)
      森田幸歩, 前田透, 中川善博, 内山彰, 東野輝夫
    • Organizer
      マルチメディア,分散協調とモバイルシンポジウム2020論文集
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Towards People Counting Using Wi-Fi CSI of Mobile Devices2020

    • Author(s)
      Masahide Mizutani, Akira Uchiyama, Tomoki Murakami, Hirantha Abeysekera, Teruo Higashino
    • Organizer
      in Proceedings of 2020 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops (PerCom Workshops)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 行動認識のためのWi-Fi Backscatterセンサの設計と評価2020

    • Author(s)
      前田 透,内山 彰,東野 輝夫
    • Organizer
      信学技報, vol. 119, no. 436, SeMI2019-134
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] モバイル端末のWi-Fiチャネル状態情報による人数推定手法の提案2020

    • Author(s)
      水谷 優秀,内山 彰,村上 友規,アベセカラ ヒランタ,東野 輝夫
    • Organizer
      信学技報, vol. 119, no. 406, SeMI2019-102
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Context Recognition of Humans and Objects by Distributed Zero-Energy IoT Devices2019

    • Author(s)
      Teruo Higashino, Akira Uchiyama, Shunsuke Saruwatari, Hirozumi Yamaguchi, Takashi Watanabe
    • Organizer
      in Proceedings of 39th IEEE International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS 2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バッテリレス行動認識のためのWi-Fi Backscatterセンサの基本性能評価2019

    • Author(s)
      前田 透,内山 彰,東野 輝夫
    • Organizer
      第27回マルチメディア通信と分散処理ワークショップ論文集
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Wi-Fi電波による行動認識に向けたバッテリフリータグの基礎検討2019

    • Author(s)
      中川 善博,前田 透,内山 彰,東野 輝夫
    • Organizer
      情報処理学会研究報告,Vol.2019-MBL-93
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] モバイル端末のWi-Fiチャネル状態情報による混雑推定法の提案2019

    • Author(s)
      水谷 優秀,内山 彰,東野 輝夫,村上 友規,アベセカラ ヒランタ
    • Organizer
      マルチメディア,分散,協調とモバイルシンポジウム2019論文集
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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