Holografie

Aus WLAN-Strahlung dreidimensionale Bilder zaubern

| Redakteur: Jürgen Schreier

Ein Hologramm der Mikrowellenstrahlung eines WLAN-Senders lässt sich mit einer feststehenden und einer beweglichen Antenne erzeugen.
Ein Hologramm der Mikrowellenstrahlung eines WLAN-Senders lässt sich mit einer feststehenden und einer beweglichen Antenne erzeugen. (Bild: Friedemann Reinhard/Philipp Holl/TUM)

Wissenschaftler der TU München haben ein holografisches Abbildungsverfahren entwickelt, das aus der Strahlung eines WLAN-Senders dreidimensionale Bilder der Umgebung erzeugt. Im Industrie-4.0-Kontext könnte man damit automatisiert Objekte auf dem Weg durch die Werkhalle verfolgen.

Wie der Blick durch ein Fenster, liefert ein Hologramm ein dreidimensional erscheinendes Abbild. Während für das optische Hologramm aufwendige Lasertechnik benötigt wird, lässt sich ein Hologramm der Mikrowellenstrahlung eines WLAN-Senders mit einer feststehenden und einer beweglichen Antenne erzeugen. Das berichten Dr. Friedemann Reinhard und Philipp Holl in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals "Physical Review Letters" berichten.

„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 Friedemann Reinhard, Leiter der Emmy Noether Forschungsgruppe für Quantensensoren am Walter Schottky Institut der TU München. Einsatzmöglichkeiten sehen die Forscher vor allem im Kontext von Industrie 4.0, also bei automatisierten Industrieanlagen, wo es oftmals schwierig ist, Teile oder Geräte zu lokalisieren.

WLAN durchdringt Wände

Verfahren, bei denen Mikrowellenstrahlung sogar durch Wände hindurch geortet wird, oder bei denen die Veränderung des Signals die Anwesenheit einer Person anzeigt, gibt es bereits. Neu bei dem holografischen Abbildungsverfahren der TU München ist, dass die holografische Aufbereitung der WLAN- oder Handysignale ein Abbild des gesamten Raumes liefert.

„Natürlich liegt es da nahe, sich Sorgen um seine Privatsphäre zu machen, denn selbst verschlüsselte Signale übertragen gewissermaßen ein Bild der Umgebung nach außen,“ so Projektleiter Friedemann Reinhard. Er schränkt aber auch ein: „Dass sich das Verfahren in naher Zukunft für den Blick in fremde Schlafzimmer eignet, ist aber eher unwahrscheinlich. Man müsste dazu eine große Antenne um das Gebäude herumfahren, was kaum unbemerkt bleiben dürfte. Da gibt es einfachere Möglichkeiten.“

Lokalisierung erfolgt auf wenige Zentimeter genau

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 Gigahertz senden. Sogar Bluetooth- und Handy-Signale können genutzt werden. Die Wellenlänge dieser Geräte entspricht einer Auflösung im Bereich weniger Zentimeter.

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

Strahlungstransparenz von Materialien muss untersucht werden

Das Konzept, Mikrowellen-Hologramme wie optische Bilder zu betrachten, macht es möglich, 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 Gegenstände direkt zu sehen.

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.

Weitere Informationen unter https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.183901

Dieser Beitrag erschien zuerst auf unserem Partnerportal Industry of Things.

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