Wi‑Fi может измерять частоту сердечных сокращений — без браслетов и датчиков
Идея звучит как фантастика: обычный Wi‑Fi‑роутер способен «слышать» ваше сердце. На практике это уже работающая технология радиосенсинга: колебания грудной клетки от дыхания и микровибрации от ударов сердца едва заметно изменяют отражённые радиосигналы. Современные алгоритмы анализируют эти изменения и вычисляют ЧСС, не требуя часов, нагрудных ремней или камер.
Как это работает простыми словами
Когда роутер посылает пакет, часть волны отражается от предметов и людей в комнате. С каждым вдохом и каждым ударом сердца поверхность грудной клетки смещается на доли миллиметра. Для радиосигнала на частотах 2,4/5 ГГц это заметное событие: меняется фаза и амплитуда отражений. Система, считывающая так называемую информацию о состоянии канала (CSI), улавливает эти микросдвиги и с помощью фильтров выделяет два ритма — медленный дыхательный и более быстрый сердечный.
Почему именно Wi‑Fi
— Он уже есть практически везде, а значит не требует новой инфраструктуры.
— Современные стандарты (например, 802.11ax/ Wi‑Fi 6) поддерживают тонкое зондирование канала и многолучевую обработку.
— MIMO‑антенны и формирование диаграммы направленности упрощают разделение сигналов от разных людей и подавление помех.
— Радиоволнам всё равно, темно в комнате или нет, в отличие от камер.
Ключевые элементы обработки
Чтобы из «шума» извлечь сердечный ритм, разработчики используют несколько этапов:
1) Стабилизация фазы и удаление дрейфа опорного сигнала.
2) Пространственная фильтрация с использованием нескольких антенн для фокусировки на конкретной зоне.
3) Разделение дыхания и ЧСС по частотам: дыхание — порядка 0,1–0,5 Гц, сердце — 1–2 Гц и выше.
4) Подавление движений: детектирование крупномасштабных смещений тела и их исключение из анализа.
5) Итоговая оценка ЧСС по спектральному пику или через отслеживание интервалов между ударами.
Точность и ограничения
В контролируемых условиях погрешность часто укладывается в несколько ударов в минуту по сравнению с пульсометром. Однако на итог влияет:
— произвольная активность человека (жестикуляция, повороты, кашель);
— расстояние и взаимное расположение с роутером;
— радиопомехи и многолучёвость в сложных помещениях;
— наличие рядом других движущихся людей или животных.
Линия прямой видимости не обязательна — отражения от стен и предметов тоже несут полезную информацию. Но для стабильной работы помогают статичная обстановка, фиксированное положение человека и калибровка под конкретное помещение. В шумной среде используются адаптивные фильтры, а при нескольких людях — разнесение по направлению и доплеровскому профилю.
Сравнение с носимыми устройствами и камерами
Плюсы Wi‑Fi‑сенсинга:
— полная бесконтактность и комфорт, не нужно ничего надевать;
— работа в темноте и через тонкие преграды;
— низкая стоимость внедрения: достаточно существующей сети и программного обеспечения.
Минусы:
— чувствительность к движениям и помехам;
— ниже медицинского класса точности в динамичных сценариях;
— сложность однозначной идентификации нужного человека в многолюдном пространстве без продвинутых алгоритмов.
Практические сценарии
— Мониторинг сна: оценка ЧСС и дыхания ночью без датчиков на теле, выявление апноэ по паузам дыхания.
— Уход за пожилыми: дистанционный контроль жизненных показателей, обнаружение падений, раннее предупреждение о ухудшении самочувствия.
— Домашняя телемедицина: частичный скрининг в условиях карантина или после операции.
— Спортивные тренировки в помещении: контроль пульса на велотренажёре или беговой дорожке без ремня.
— Безопасность и умный дом: автоматическая адаптация микроклимата и света под состояние occupants.
Что с конфиденциальностью
Технология порождает важные вопросы. Поскольку измерение возможно незаметно, нужны чёткие правила: информированное согласие, локальная обработка без отправки персональных данных в облако по умолчанию, а также технические меры защиты от несанкционированного доступа к CSI. Производителям стоит внедрять прозрачные индикаторы активного мониторинга и режимы приватности.
Технические детали для энтузиастов
Некоторые чипсеты позволяют получать CSI на уровне поднесущих OFDM. Изменения фазы между пакетами отражают микродвижения, а амплитудные вариации дополняют картину при низком SNR. Методы вроде независимого компонентного анализа, вейвлет‑фильтрации и отслеживания фазы по PLL повышают устойчивость. В системах с несколькими антеннами применяют алгоритмы MUSIC/ESPRIT для оценки направления прихода сигнала и отделения нескольких источников движения. Для подавления крупномасштабных смещений вводят детектор событий и временно блокируют оценку ЧСС.
Можно ли измерять через стену
Да, если стена не экранирует сигнал и потери невелики. Радиоволны в диапазоне 2,4 ГГц проникают через многие перегородки. Однако дальность и точность падают, и возрастает риск захвата сторонних отражений. В таких сценариях полезны узкие лучи, повышенная мощность при соблюдении норм и сопоставление нескольких точек наблюдения.
Насколько это надежно для медицины
Сегодня это скорее вспомогательная, исследовательская и бытовая технология. Для клинической диагностики (например, выявления аритмий) требуются многоцентровые испытания, сертификация и аппаратная стабильность. Тем не менее, для базового контроля ЧСС и дыхания в покое, трендового анализа и предупреждений о внештатных событиях уровень зрелости уже достаточен.
Что потребуется для старта дома
— Двухдиапазонный Wi‑Fi‑роутер с поддержкой современных стандартов.
— Совместимое программное обеспечение, умеющее получать CSI и обрабатывать его.
— Стационарная установка точек доступа и минимум лишних движений в зоне мониторинга.
— Базовая калибровка: определение расстояния, ориентации и контрольного эталона пульса при первом запуске.
Взгляд на будущее
Переход к Wi‑Fi 6/7 с более точным зондированием канала, большее число антенн в потребительских устройствах и нейросетевые методы восстановления слабых сигналов ускорят массовое внедрение. В перспективе специализированные домашние роутеры смогут не только давать интернет, но и выступать в роли «невидимых» биосенсоров — отслеживать ЧСС, дыхание и даже вариабельность ритма, интегрируясь с системами умного дома и профилактической медицины.
Итог
Wi‑Fi уже научился измерять сердечный ритм без носимых устройств. Это не панацея и не замена медицинскому мониторингу, однако в бытовых условиях даёт удобный, бесконтактный и почти бесплатный способ держать руку на пульсе — в буквальном смысле.
