Drahtlos in andere Wohnungen schauen

Menschen anhand von Signalschwankungen im Drahtlosnetz orten

Forscher haben ein Zigbee-Netz zur Überwachung eingesetzt: Anhand von Schwankungen der Signalstärken zwischen Sendern und Empfängern können sie feststellen, ob sich ein Mensch in einem Raum bewegt.

Artikel veröffentlicht am 2. Oktober 2009, 17:45 Uhr, Werner Pluta

Joey Wilson und Neal Patwari von der Universität des US-Bundesstaates Utah in Salt Lake City haben herausgefunden, dass es möglich ist, anhand von Signalschwankungen eines bestimmten Funknetzes festzustellen, ob sich Menschen in einem Raum befinden und wo sie sich gerade aufhalten.

Verräterische Schwankungen

Variance-based Radio Tomographic Imaging haben sie ihr Verfahren genannt. Es macht sich einen bestimmten Mechanismus des Standards IEEE 802.15.4 zunutze: Wenn zwei Geräte Daten übertragen, nehmen die Daten nicht unbedingt den direkten Weg, sondern können auf einem Ellipsoid um den kürzesten Weg übertragen werden. Das ist eine Maßnahme, um die Übertragung gegen Störungen zu schützen. Wenn sich in diesem Ellipsoid etwas bewegt, etwa ein Mensch hindurchgeht, ändert sich die Signalstärke zwischen den Geräten. Misst man diese Schwankungen, lässt sich feststellen, wo im Raum sich jemand bewegt.

Getestet haben Wilson und Patwari das Verfahren anhand eines Netzes mit 34 Knoten, die sie in der Umgebung eines kleinen Raumes verteilten. Die Knoten wurden so aufgestellt, dass der ganze Raum durch Sender-Empfänger-Paare abgedeckt war. Die Sender wurden so programmiert, dass sie in regelmäßigen Abständen Signale aussandten. Ein Computer errechnete daraus ein Bild des Raums. Lief ein Mensch durch den Raum, erschien er als heller Fleck in dem Bild. Die Genauigkeit geben die Forscher mit einem Meter an.

System für Retter und das Militär

Die Forscher stellen sich vor, dass das von ihnen entwickelte System beispielsweise von der Polizei, von Rettungskräften oder dem Militär eingesetzt werden könnte, wenn sie in einem Gebäude operieren müssen, in dem Gefahren lauern. Sie nehmen dann Funksensoren mit, die sie überall im Haus anbringen. Die Sensoren vernetzen sich miteinander und lokalisieren sich selbst, etwa indem sie Daten über Größe und Form des Gebäudes aus einer Datenbank wie Google Earth beziehen oder über einen GPS-Chip. So soll es möglich sein, Personen oder Gegenstände in dem Haus zu orten.

Menschen in einem Gebäude zu orten, kann gerade bei Rettungseinsätzen lebenswichtig sein. Wissenschaftler der Freien Universität in Berlin und der Berliner Feuerwehr etwa entwickeln Sensoren, um Feuerwehrmänner zu orten. Auch das Militär interessiert sich dafür, durch Wände zu schauen, um Einsätze in Gebäuden vorbereiten und überwachen zu können. Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) haben im letzten Jahr die Entwicklung von Technologien in Auftrag gegeben, um das Innere von Gebäuden auszuspionieren.

Der Vorteil ihres Systems sei, dass es auf handelsüblicher Hardware beruhe und deshalb sehr günstig sei, schreiben die Forscher. Das von ihnen genutzte Protokoll IEEE 802.15.4 nutzt beispielsweise der Funkstandard Zigbee, der für die drahtlose Heimvernetzung eingesetzt wird.