3D-Bilder Hologramme mit dem WLAN-Router erzeugen

An der Technischen Universität München (TUM) haben Forscher ein holografisches Abbildungsverfahren entwickelt, mit dem sich aus WLAN-Daten dreidimensionale Bilder der Umgebung ableiten lassen. Ein mögliches Anwendungsfeld der neuen Technik ist Industrie 4.0.

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Das von den Wissenschaftlern der TUM entwickelte Abbildungsverfahren analysiert die Strahlung eines WLAN-Senders und erzeugt daraus dreidimensionale Bilder der Umgebung. Während für optische Hologramme aufwendige Lasertechnik benötigt werde, lasse sich ein Hologramm aus der Mikrowellenstrahlung eines WLAN-Senders mit einer feststehenden und einer beweglichen Antenne erzeugen, berichten Dr. Friedemann Reinhard, Leiter der Emmy-Noether-Forschungsgruppe für Quantensensoren am Walter-Schottky-Institut der TUM, und Philipp Holl vom Physik-Department der TUM.

Objekte durch die Werkhalle verfolgen

„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“, sagt Reinhard. Einsatzmöglichkeiten sehen die Wissenschaftler vor allem im Kontext der Industrie 4.0 – in automatisierten Industrieanlagen, wo es oftmals schwierig sei, Teile oder Geräte zu lokalisieren. Betreiber solcher Anlagen könnten in Zukunft automatisiert Objekte auf dem Weg durch die Werkhalle verfolgen.

Geringe Bandbreite benötigt

Verfahren, bei denen Mikrowellenstrahlung durch Wände hindurch geortet wird oder bei denen die Veränderung des Signals die Anwesenheit einer Person anzeigt, gibt es bereits. Neu ist den Forschern nach, dass die holografische Aufbereitung der WLAN-Signale ein Abbild des gesamten Raumes liefert. Die holografische Auswertung der Daten habe es zudem ermöglicht, mit der geringen Bandbreite haushaltsüblicher WLAN-Sender auszukommen, die in den Frequenzbändern 2,4 und 5 GHz senden.

Auch Bluetooth- und Handysignale könnten genutzt werden. „Statt einer beweglichen Antenne, die Bildpunkt für Bildpunkt misst, könnte man auch eine größere Zahl von Antennen nehmen und damit eine videoähnliche Bildfrequenz erreichen“, erklärt Philipp Holl, der die Versuche durchführte. „Zukünftige WLAN-Frequenzen, wie der geplante IEEE-802.11-Standard mit 60 GHz, erschließen eine Auflösung bis in den Millimeterbereich.“

Kombination mit Kamerabildern

Auch aus der Optik bekannte Methoden zur Bildverbesserung seien bei der WLAN-Holografie einsetzbar. So etwa die aus der Mikroskopie bekannte Dunkelfeld-Methode, die es ermöglicht, schwach streuende Strukturen besser zu erkennen. Das Konzept, Mikrowellen-Hologramme wie optische Bilder zu betrachten, ermögliche 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.

Bergung von verschütteten Personen

Die Wissenschaftler stünden mit ihrer Arbeit erst am Anfang. Noch fehle vor allem Forschung dazu, wie transparent welche Materialien sind. In der Zukunft könne entsprechend weiter entwickelte Technik, so hoffen die Forscher, auch bei der Suche nach verschütteten Personen unter einer Lawine oder in einem eingestürzten Haus helfen. Während bisherige Methoden nur die Ortung erlaubten, liefere die holografische Auswertung der Signale auch ein räumliches Abbild der zerstörten Strukturen.

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