【论文精选】基于Wi-Fi无线感知技术的猪呼吸频率监测

来源：农业工程学报

《农业工程学报》2019年第35卷第24期刊载了甘肃农业大学等单位逯玉兰、李广、郝玉胜与林强的论文——“基于Wi-Fi无线感知技术的猪呼吸频率监测”。该研究由国家自然科学基金项目（项目号：31660348）等资助。

及时监测猪的呼吸频率，发现呼吸异常能够有效保障动物福利，降低经济损失。以往对猪呼吸的监测要么通过人工观测，要么在猪身上穿戴一定数量的传感器，容易造成应激反应。视频监控技术虽然不会造成动物应激反应，但对光照条件有一定要求，且图像处理的计算量也较大。随着无线感知技术的发展，可以利用Wi-Fi网络信号作为感知介质，通过分析信号变化来“感知”猪的呼吸频率。基于Wi-Fi网络信号的感知技术对环境没有特殊要求，无需动物穿戴传感器，具有较好的普适性和经济性。

实验环境中，即便是呼吸引起的腹部起伏，也足以使Wi-Fi信号的信道状态信息（Channel State Information, CSI）指标发生剧烈变化。利用无线网卡驱动程序“捕获”CSI数据并通过构建学习模型来分析CSI的变化，进一步推理环境中到底发生了什么变化。基于此，可实现基于Wi-Fi信号的无线感知。

当猪进行呼吸时，其腹部会有明显的周期性起伏，有些载波因为受到这种周期性起伏的影响而表现出明显的周期性。先通过提出衡量载波周期性的指标，可以筛选出周期性最好的载波；再对并不“光滑”的载波进行平滑处理；最后分析载波周期，求得猪的呼吸频率。

实验结果表明，基于Wi-Fi网络信号的猪呼吸频率监测方案，能够准确获得猪的呼吸频率，其平均相对误差仅1.4%。