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Objektverfolgung 3D-Umgebungsbilder aus WLAN-Daten erzeugen

| Redakteur: Bernd Maienschein

Wissenschaftler der TU München haben ein holografisches Abbildungsverfahren entwickelt. Es zeigt die Strahlung eines WLAN-Senders und erzeugt damit dreidimensionale Bilder der Umgebung. Industrieanlagenbetreiber sollen so in Zukunft automatisiert Objekte auf ihrem Weg durch die Werks- und Logistikhallen verfolgen können.

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Das im realen Bild sichtbare Kreuz lässt sich aus dem WLAN-Hologramm wieder rekonstruieren (rechts unten).
Das im realen Bild sichtbare Kreuz lässt sich aus dem WLAN-Hologramm wieder rekonstruieren (rechts unten).
(Bild: Friedemann Reinhard/Philipp Holl/TUM)

WLAN bringt man im Allgemeinen nicht sofort mit bildgebenden Verfahren in Verbindung. Das Wireless Local Area Network (WLAN) bezeichnet vielmehr schlicht ein lokales Funknetzwerk, das die kabellose Datenübertragung ermöglicht. Auch wenn Deutschland ein Hochtechnologieland ist, war und ist man hierzulande manchmal gefühlt in einem „WLAN-Entwicklungsland“ und erst in letzter Zeit holen wir im europäischen Vergleich langsam auf. Ein Beispiel ist das seit Anfang des Jahres kostenlos zur Verfügung stehende „WIFIonICE“ in der 1. und 2. Klasse des ICE.

Im WLAN steckt großes Potenzial

Dass mit WLAN weit mehr möglich ist, als „nur“ Text, Bild und Sprache zu übertragen, darauf weisen Dr. Friedemann Reinhard und Philipp Holl in der aktuellen Ausgabe des renommierten Fachjournals „Physical Review Letters“ hin. Sie berichten in ihrem Artikel, dass ein Hologramm wie der Blick durch ein Fenster ein dreidimensional erscheinendes Abbild liefert. Während für das optische Hologramm aufwendige Lasertechnik benötigt werde, lasse sich ein Hologramm der Mikrowellenstrahlung eines WLAN-Senders mit einer fest stehenden und einer beweglichen Antenne erzeugen.

Simulation einer Lagerhalle: Aus dem „Licht“ des WLAN-Senders (rechts) im Keller lässt sich das dreidimensionale Abbild konstruieren.
Simulation einer Lagerhalle: Aus dem „Licht“ des WLAN-Senders (rechts) im Keller lässt sich das dreidimensionale Abbild konstruieren.
(Bild: Friedemann Reinhard/Philipp Holl/TUM)

„Mit dieser Technik können wir ein dreidimensionales Bild des Raums erzeugen, in dem sich der WLAN-Sender befindet, so als hätten wir Augen für Mikrowellenstrahlung“, so Reinhard, Leiter der Emmy-Noether-Forschungsgruppe für Quantensensoren am Walter-Schottky-Institut der Technischen Universität München. Einsatzmöglichkeiten sehen die beiden Forscher vor allem im Bereich automatisierter Industrieanlagen, wo es oftmals schwierig ist, Teile oder Geräte zu lokalisieren.

Entwicklung erst am Anfang

Das Konzept, Mikrowellen-Hologramme wie optische Bilder zu betrachten, ermöglicht es auch, das Mikrowellenbild mit Kamerabildern zu kombinieren. In das Kamerabild des Handys könnten so aus Mikrowellenbildern gewonnene Zusatzinformationen eingeblendet werden, etwa um Funk-Schlüsselanhänger an verlorenen Gegenständen direkt zu sehen.

Bisher sind für das Erzeugen von Bildern aus Mikrowellenstrahlung spezielle Sender mit großer Bandbreite erforderlich. Die holografische Auswertung der Daten ermöglichte es den Forschern, auch mit der sehr geringen Bandbreite haushaltsüblicher WLAN-Sender auszukommen, die in den Frequenzbändern 2,4 und 5 GHz senden. Auch Bluetooth- und Handysignale können genutzt werden. Die Wellenlänge dieser Geräte entspricht einer Auflösung im Bereich weniger Zentimeter.

Transparente Materialien zur Produktverfolgung

Doch mit ihrer Arbeit stehen die Wissenschaftler erst am Anfang der technologischen Entwicklung. Noch fehlt vor allem Forschung dazu, wie transparent welche Materialien sind. Mit diesen Kenntnissen ließen sich dann zum Schutz der Privatsphäre für Mikrowellen undurchsichtige Anstriche oder Tapeten entwickeln, während man für Fabrikhallen, in denen man den Weg eines Bauteils durch die Anlage verfolgen will, transparente Materialien einsetzen würde.

Entsprechend weiterentwickelte Technik könnte, so hoffen die Forscher, in Zukunft bei der Suche nach Verschütteten unter einer Lawine oder in einem eingestürzten Haus helfen: Während bisherige Methoden nur die Ortung erlauben, lieferte die holografische Auswertung der Signale auch ein räumliches Abbild der zerstörten Strukturen. Schwere Trümmerstücke könnten Helfer dann umgehen und so planvoll den leichtesten Weg zum Opfer finden.

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