GIS: Röntgenaugen im Himmel

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on xing
Share on whatsapp
Share on email
Share on print

GIS: Röntgenaugen im Himmel

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on xing
Share on whatsapp
Share on email
Share on print
ucsb_drohnen_03

Forscher am Labor von Professorin Yasamin Mostofi an der University of California Santa Barbara haben erstmals zeigen können, dass dreidimensionale Bilder von Objekten auch durch Wände mit üblicher Wireless-Technik möglich sind. Das Verfahren nutzt zwei Drohnen, die im Tandem arbeiten. Es könnte sich vielseitig einsetzen lassen, etwa im Rettungswesen, bei archäologischen Untersuchungen oder der Überwachung von Baustrukturen.

„Mit dem Ansatz, den wir vorschlagen, können unbemannte Luftfahrzeuge lediglich mit WiFi-Signalen Details durch Wände in 3D abbilden“, sagt Mostofi, Professor of Electrical and Computer Engineering an der UCSB. Das Konzept setzt auf WiFI RSSI-Messungen (Received Signal Strength Indicator), benötigt keine vorhergehenden Messungen im Anwendungsbereich und für die Abbildung müssen keine Objekte bewegt werden. Die Vorgehensweise und die Versuchsergebnisse wurden in Association for Computing Machinery/Institute of Electrical and Electronics Engineers International Conference on Information Processing in Sensor Networks (IPSN), April, 2017, vorgestellt.

Im Versuch starten zwei autonome Oktokopter und fliegen außerhalb eines geschlossenen, vierseitigen Ziegelhauses, dessen Interieur den Drohnen nicht bekannt ist. Während des Flugs sendet eine der Drohnen ständig ein WiFi-Signal, dessen Empfangsfeldstärke von der anderen Drohne gemessen wird, um ein 3D-Bild zu erzeugen. Nach dem Durchqueren einiger geplanter Routen nutzen die Drohnen das von den Forschern entwickelte Bildgebungsverfahren, um den Bereich hinter den Wänden erkennen zu lassen und hochauflösende 3D-Bilder der Objekte im Inneren des Hauses zu erstellen. Das 3D-Bild stimmt ziemlich genau mit dem tatsächlichen Bereich überein.

Chitra R. Karanam, Ph.D. Student und leitend verantwortlich im Projekt, erklärt: „Hochauflösende 3D-Bildgebung durch Wände aus Ziegeln oder Beton ist sehr anspruchsvoll und die wichtigste Motivation für den vorgeschlagenen Ansatz.“

Die Entwicklung baut auf vorhergehenden Studien am Mostofi Lab auf, die eine Vorreiterrolle beim Abstasten und Abbilden mittels alltäglichen Funkfrequenz-Signalen wie WiFi spielen. Die erste experimentelle Demonstration der Bildgebung allein durch WiFi erfolgte vor sieben Jahren, mehrere weitere Arbeiten auf diesem Gebiet schlossen sich an.

Bildaufnahmen durch Wände in realen Umgebungen sei noch einmal deutlich anspruchsvoller, hebt Mostofi hervor. Die Anzahl der Unbekannten wachse beträchtlich. Während die früher entwickelte 2D-Methode auf erdgebundene Roboter setzte, die im Duett arbeiteten, hängt der Erfolg der 3D-Versuche von der Fähigkeit der Drohnen ab, sich dem Anwendungsbereich aus unterschiedlichen Winkeln zu nähern, genauso wie bei dem von ihrem Labor entwickelten Verfahren.

Das Konzept macht sich vier integrierte Schlüsselbausteine zunutze: zum einen die beabsichtigten Flugwege, mit denen sich die räumlichen Variationen in allen drei Dimensionen so gut wie möglich erfassen lassen, ohne dabei die Effizienz des Vorgehens zu vernachlässigen. Zweitens wurde der unbekannte, zu erschließende 3D-Bereich als Markov Random Field modelliert, um die räumlichen Abhängigkeiten einzufangen, und es kam eine graphenbasierte Belief-Propagation-Algorithmus zum Einsatz, um die Abbildungsentscheidung für jedes Voxel (kleinste Einheit eines 3D-Bilds) auf den Entscheidungen für benachbarte Voxel aufzubauen. Um drittens die Interaktion der übertragenen Welle mit dem zu erschließenden Bereich anzunähern, verwendeten die Forscher ein lineares Wellenmodell. Schließlich nutzten sie den Vorteil der Komprimierbarkeit der Informationen, um den Bereich mit einer sehr kleinen Anzahl von WiFi-Messungen abzubilden (weniger als 4 Prozent). Die gesamte Ausrüstung, Drohnen, WiFi-Transceiver und Tango-basierte Tablett-PCs, besteht aus handelsüblichen Geräten.

 

Bild: Funktionsweise des Verfahrens. Still aus dem Video https://www.youtube.com/watch?v=THu3ZvAHI9A. Quelle: University of California Santa Barbara

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on xing
XING
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
E-Mail
Share on print
Drucken

Ihre Meinung zum Artikel

Abonnieren
Benachrichtige mich bei
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments

Andere Leser haben sich auch für die folgenden Artikel interessiert

Menschen können Handlungen und ihre Folgen gedanklich durchspielen und somit planvoll agieren; auch bei Affen haben Wissenschaftler dieses Vorgehen beobachtet. Solche Möglichkeiten proaktiven Handelns fehlen bislang größtenteils bei technischen Systemen, zum Beispiel bei computergestützten Anwendungen für den Alltag. Ein internationales Forscherteam will nun die Nervenaktivitäten bei Primaten während komplexer Handlungen als Modell für die Entwicklung proaktiver Steuerungsbefehle für Geräte in einem vernetzten Haus verwenden. 

Werbung

Redaktionsbrief

Tragen Sie sich zu unserem Redaktionsbrief ein, um auf dem Laufenden zu bleiben.

Wir wollen immer besser werden!

Deshalb fragen wir SIE, was Sie wollen!

Nehmen Sie an unserer Umfrage teil, und helfen Sie uns noch besser zu werden!

zur Umfrage
Werbung
Werbung

Aktuelle Ausgabe

Topthema: Wir sind die Zukunft des Bauens

BAU 2021: Weiter auf Kurs

Mehr erfahren

Tragen Sie sich jetzt kostenlos und unverbindlich ein, um keinen Artikel mehr zu verpassen!

* Jederzeit kündbar

Entdecken Sie weitere Magazine

Schön, dass Sie sich auch für weitere Fachmagazine unseres Verlages interessieren.

Unsere Fachtitel beleuchten viele Aspekte der Digitalen Transformation entlang der Wertschöpfungskette und sprechen damit unterschiedliche Leserzielgruppen an.