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Bild: University of Utah
US-Forschern ist es gelungen, ein Heimautomatisierungsnetzwerk zur Lokalisierung von Personen innerhalb einer Wohnung zu nutzen. Dazu entwickelten sie ein neuartiges bildgebendes Verfahren.
Dass sich Träger von Drahtlosgeräten wie Handys auf Wunsch aus der Ferne lokalisieren lassen, weiß inzwischen beinah jedes Kind: Beispielsweise über die von ihnen benutzte Mobilfunkbasisstation oder, was genauer wäre, einen im Gerät eingebauten Satellitennavigationschip. Forscher an der University of Utah in Salt Lake City gehen nun den umgekehrten Weg: Sie nutzen Funknetze, um ein Überwachungsnetzwerk aufzubauen, ohne dass die zu lokalisierende Person selbst einen anpeilbaren Sender bei sich tragen müsste.
Im Feldversuch sieht das dann so aus: Ein Bungalow, der teilweise aus Mauerwerk besteht, wird von knapp drei Dutzend kostengünstigen Sendern der Heimvernetzungstechnik Zigbee umstellt, die auf kleinen Trägern montiert sind. Begibt sich nun die Versuchsperson ins Haus, wird über einen speziellen Algorithmus auf einem Laptop sichtbar, wo sie sich gerade befindet - durch Wände hindurch und auf weniger als einen Meter genau. Das neue bildgebende Verfahren wurde von den Forschern Joey Wilson und Neal Patwari, die am Institut für Elektro- und Computertechnik der Hochschule arbeiten, "Variance-based Radio Tomographic Imaging" getauft - streuungsbasierte Funktomographie (hier ein Video).
Die Funktionsweise der Idee ist schnell erklärt: Zigbee, das dem IEEE-Standard 802.15.4 entspricht, überträgt Daten häufig nicht auf kürzester Strecke, sondern zur Umgehung von Störeinflüssen üblicherweise in Form eines Ellipsoiden. Begibt sich nun eine Person in diesen Bereich, hat das Einflüsse auf die Stärke des Signals zwischen den Geräten. Diese Schwankungen, auch Streuungen genannt, lassen sich wiederum gut messen und auf eine grafische Darstellung übertragen - beispielsweise in Form der Karte eines Hauses oder eines Farbmusters der Signalveränderungsstärke, schreiben die Forscher in einem Paper.
Die Forscher testeten die Technik nicht nur in dem Bungalow, sondern auch in einem geschlossenen Innenhof sowie in einem Park mit Bäumen und Grass. In beiden Fällen konnten sie eine ähnliche oder sogar bessere Genauigkeit erreichen. Erkannt wird nahezu alles, was sich bewegt und die Funkwellen stört.
Die Forscher sehen vor allem Sicherheitsanwendungen für ihr neues bildgebendes Verfahren. So wäre vorstellbar, dass eine Feuerwehrbrigade ein Haus mit den Sendern umstellt - der Aufbau geht sehr schnell -, um dann festzustellen, in welchen Räumen noch Menschen sind. Denkbar ist auch der Einsatz durch Polizisten bei Geiselnahmen. Auch könnte ein Hausbesitzer die Technik einbauen, um auf Einbrecher aufmerksam gemacht zu werden, während er nicht zuhause ist.
Zigbee sendet im 2,4 GHz-Band, das auch von WLAN und Bluetooth verwendet wird. Laut der Forscher ist es für das bildgebende Verfahren besonders gut geeignet, weil es eine relativ geringe Reichweite hat und bereits die notwendigen Signalstärkenveränderungsmerkmale besitzt, die sich auslesen lassen. "Außerdem sind die Geräte wiederverwendbar und man nimmt sie nach der Anwendung einfach wieder mit", sagt Forscher Patwari.
Zigbee wird derzeit vor allem in den USA zur Heimvernetzung verwendet, um beispielsweise Lichtschalter oder Heizungen aus der Ferne zu betätigen. Dass jemand ein bestehendes Zigbee-Netz zur Überwachung von Bewohnern verwendet, ist dagegen erst einmal unwahrscheinlich: Der Angreifer müsste zunächst einmal in das Netz eindringen. Außerdem verfügen die wenigsten Häuser über genügend Basisstationen, um eine derart genaue Lokalisierung zu ermöglichen, wie es die University of Utah-Forscher zeigten. Trotzdem sind in den nächsten Jahren durchaus Sicherheitsprobleme vorstellbar, die allein durch die Installation großflächiger Funknetze hervorgerufen wurden, glauben Experten.
Wilson und Patwari wollen ihre Idee nun zunächst für sicherheitstechnische Anwendungen kommerzialisieren. Wilson hat dazu mit der Xandem Technology in Salt Lake City soeben ein eigenes Spin-off gegründet.
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