Wi-Fi動体検知は、無線チャネルの変化から室内で何かが動いた可能性を推定します。送信機と受信機の間を人が横切ると、反射、減衰、マルチパスが変化します。チャネル状態情報（CSI）を取得できる機器なら、複数のサブキャリアに現れる細かな変化を時系列で記録し、動きスコアや移動・静止の判定に利用できます。
ただし、一般的な家庭用ルーターの多くはアプリから利用できるCSIを公開していません。実験には対応ファームウェアとESP32系受信機、研究用ネットワークカード、またはWi-Fiセンシング専用製品が必要です。本ページは動きの検知を扱い、静止した人の在室、個人識別、姿勢推定とは分けて説明します。
動体検知・在室検知・人物検知・姿勢推定の違い
動体検知は一定時間にチャネルが変化したかを見ます。在室検知は人が座って静止していても室内にいるかを判断する必要があります。人物検知はペット、扇風機、ドアなどと人を区別するモデルを加えます。モーションキャプチャーや姿勢推定は身体の動きや形状をより詳しく復元するため、さらに多くの空間情報と検証が必要です。
この境界を明確にすると過大な説明を避けられます。歩行に素早く反応するWi-Fiセンサーでも、着席後には反応しなくなる場合があります。静止在室を扱うには、呼吸に近い微小変化、複数リンク、別センサーの組み合わせが必要です。
- 動体検知は活動イベントや照明などのトリガー向けです。
- 静止した人を扱う場合は在室検知として設計します。
- 人物検知ではペット、扇風機、ドア、複数人を必ず試験します。
- 姿勢推定は別の高難度タスクとして評価します。
CSIが動きを測定可能な信号に変える仕組み
送信側がパケットを送り、対応受信機がパケットごとのCSIを記録します。RSSIが全体の強度を一つの値で示すのに対し、CSIは複数サブキャリアの振幅と位相の状態を表します。人が動くと反射経路が異なる時刻と周波数で変化し、分散、相関の低下、スペクトルエネルギーなどの特徴として現れます。
単純な方式は空室時の基準値と比較し、変化が一定時間しきい値を超えたときに動きを通知します。学習方式はラベル付きセッションから判定境界を作ります。ルーターの移動、アンテナの回転、ドアや家具の変更で基準がずれるため、再校正できる設計が重要です。
- 安定したパケット送信元。
- 対応ESP32ファームウェアまたは研究用NIC。
- 破損パケットと明らかな干渉を除く前処理。
- 不明状態を持つしきい値または分類器。
- 空室、制御した歩行、環境変更を含む検証。
PIR・ミリ波レーダー・WiFi CSIの比較
PIRは安価で省電力、歩行のような赤外線変化に強い一方、静止した人を見失いやすい方式です。ミリ波レーダーは小さな動きや距離ゾーンを検知できますが、専用無線モジュールと配置調整が必要です。WiFi CSIは既存の無線経路や低価格基板を活用できる可能性がありますが、CSI取得条件と環境ドリフトへの対応が難しくなります。
廊下照明ならPIR、机の在席ならミリ波、無線チャネル研究ならCSIというように要件から選びます。Wi-Fiデモを、用途別の検証なしに認証済み警報器や医療機器の代わりにしてはいけません。
| 方式 | 得意な用途 | 主な弱点 | 必要な機器 |
|---|---|---|---|
| PIR | 歩行と単純な自動化 | 静止した人を見失いやすい | 専用PIRセンサー |
| ミリ波レーダー | 微小動作・在室・距離ゾーン | 反射、配置、専用機器 | ミリ波モジュール |
| WiFi CSI | チャネル変化とカメラなし活動信号 | 校正ドリフトとCSI取得制限 | 対応リンクとESP32または研究用NIC |
| RSSIのみ | 大まかな変化の実験 | 細かな動きには情報不足 | 一般的なWi-Fi機器 |
ESP32 CSIによる実験構成
最小構成では、安定したパケット送信元とCSIを取得できる受信機が必要です。EspressifのESP-CSIサンプルは公式の出発点です。ESPectreのようなコミュニティープロジェクトは、ESP32-S3系基板とホームオートメーションを組み合わせる例を示します。使用する基板、SDK、ファームウェア、アンテナ、パケット方式をプロジェクトの説明と一致させてください。
人の移動が複数の反射経路を乱すように送受信機を配置し、試験中は固定します。基板型番、ファームウェア、チャネル、帯域幅、パケットレート、アンテナ向き、距離、部屋の配置を記録すると再現性を確認できます。
- 一つの部屋、一つの送信機、一つの受信機、一種類の動きから始めます。
- 動作データの前に空室基準を記録します。
- 機器位置を固定し、チャネル、距離、アンテナ向きを記録します。
- 学習日と検証日を分けます。
- パケット欠損や古い校正では不明状態を返します。
誤検知を見つける校正と検証手順
まず空室を記録し、次に扇風機、ドア、カーテン、空調、ペットなど人以外の変化を収集します。速度や距離を変えて歩行を記録し、再学習せず別の日に繰り返します。さらに家具を一つ動かして性能低下を測ります。収集時だけ動くシステムは感度を示していても、一般的な信頼性は示していません。
全体精度だけでなく、1時間当たりの誤警報、見逃し、検知遅延、再校正時間、パケット欠損時の動作を記録します。画面には基準が古い場合や信号品質が不足している場合を表示すべきです。
- 空室と通常の環境変化による基準試験。
- 人物、経路、速度、距離を変えた陽性試験。
- 扇風機、ドア、ペット、家電による外乱試験。
- 別の日、チャネル、家具配置でのドリフト試験。
- 切断、欠損パケット、期限切れ校正の障害試験。
プライバシー、壁越し検知、責任ある限界
カメラを使わなくても、在室、生活リズム、室内活動が分かる可能性があります。稼働中であることを知らせ、必要な特徴だけを収集し、可能ならローカル処理を行い、保存期間を決めます。住宅、職場、介護室に結び付く無線データは機微情報です。
電波は一部の壁を通過しますが、検知性能は材質、距離、周波数、形状、アンテナ、干渉、モデルに依存します。研究室の壁越しデモは、一般的なルーターが建物全体で人を追跡できる証明ではありません。医療、安全、防犯、緊急用途では独立検証と別センサーが必要です。
- 何を測り、どこで処理し、いつ削除するか説明します。
- 単純な動きスコアから個人、診断、正確な位置を断定しません。
- 不確実性と再校正の必要性を表示します。
- 重大な判断には認証済みまたは独立検証済みセンサーを使います。
公式資料と実装例
Wi-Fi動体検知のよくある質問
普通のWi-Fiルーターだけで動体検知できますか？
通常はアプリから使える形ではできません。多くの家庭用ルーターは詳細なCSIを公開しないため、対応受信機、ファームウェア、専用機能が必要です。
壁越しに動きを検知できますか？
条件によっては変化を測れますが、壁材、距離、周波数、配置、干渉に依存します。実際の場所で検証してください。
座って動かない人も検知できますか？
単純な動体検知は反応しなくなる場合があります。静止在室には微小変化、複数リンク、別センサーが必要です。
ESP32基板だけで十分ですか？
対応基板はCSIを取得できますが、ファームウェア、パケット源、アンテナ、前処理、しきい値、検証が性能を決めます。
ホームアシスタントと連携できますか？
動き状態を公開するコミュニティープロジェクトがあります。対応基板を確認し、通信障害時は不明状態を使ってください。
PIRより優れていますか？
常に優れるわけではありません。PIRは多くの歩行トリガーで安価かつ実用的です。CSIは研究や見通し外経路に価値がありますが、校正負担が増えます。