Sicherheit

Sind Menschen von Trümmern verschüttet, zählt jede Sekunde. Mit dem Radarsystem LUPE+ lassen sich erstmals die Atembewegungen überlebender detektieren und ihre genaue Position lokalisieren.

Stehen Hilfskräfte vor den Trümmern eines Hauses oder gar mehrerer Gebäude, die aufgrund von Erbeben, Gasexplosionen oder Wegspülen des Bodens durch Starkregen in sich zusammengestürzt sind, ist es schwer zu erahnen, wo Verschüttete überlebt haben und auf Befreiung warten. Doch ist schnelle und vor allem zielgerichtete Hilfe gefragt. Das Fraunhofer FHR hat im Verbundprojekt LUPE+ daher gemeinsam mit dem Technischen Hilfswerk und der indurad GmbH einen Sensorverbund entwickelt: Mit diesem lassen sich Lebenszeichen verschütteter Personen detektieren und die Personen lokalisieren. Das Besondere: Anders als bisherige Systeme, die aufwändig einzurichten sind, lange Messzeiten benötigen – und bei denen eine Lokalisierung der Verschütteten nicht möglich ist – lässt sich das neuartige System in kürzester Zeit aufbauen, die Messungen selbst nehmen weniger als eine Minute in Anspruch.  

Hohe Sendeleistung nötig

Der Sensorverbund basiert auf mehreren MIMO-Radarsensoren, die im Frequenzbereich von 1,1 GHz bis 1,4 GHz arbeiten und zu einem kohärenten – also einem frequenz- und phasengleichen – Netzwerk verbunden werden. MIMO steht für »Multiple Input, multiple Output« und besagt nichts anderes, als dass mehrere Sende- und Empfangsantennen zum Einsatz kommen. Um die drahtlose kohärente Synchronisation der einzelnen Module kümmerte sich die indurad GmbH. Die Forschenden vom Fraunhofer FHR entwickelten zum einen die Hardware: Etwa eine Antenne, die beide Polarisationsrichtungen nutzt und somit auch Signale erkennt, deren Polarisation aufgrund von Trümmerteilen gedreht wurde. Knifflig war vor allem, eine ausreichende Sendeleistung zur Verfügung zu stellen, schließlich sollen die reflektierten Signale trotz hoher Verluste durch den Trümmerhaufen noch detektierbar sein. Dies erreichten die Forschenden durch eine Ausgangsleistung von 28 Dezibel Milliwatt – was zwar oberhalb der zulässigen Grenzwerte liegt, im Katastrophenfall jedoch kein Problem darstellt. Auch die Signalverarbeitung lag beim Fraunhofer FHR. Hier standen neue Ansätze zur Detektion der minimalen Bewegungen im Vordergrund, die durch die Atmung im Brustkorb erzeugt werden, sowie die Lokalisierung der Verletzten.  

Erste Testmessungen erfolgreich

Auf dem Testgelände des THW durften die Sensoren bereits zeigen, was sie leisten können: Eine »verschüttete« Person lag in einem Betonbunker – drei um den Bunker platzierte, kabellos synchronisierte Sensoren konnten die Atmungsfrequenz messen und die Person lokalisieren. Ein Ergebnis, das nicht nur das Fraunhofer FHR, sondern auch die Mitarbeitenden des Hilfswerks als sehr vielversprechend einstuften. In weiteren Schritten wollen die Forschenden die Auswertung durch KI gestützte Verfahren noch weiter optimieren und das System bis hin zu einem operativen System weiterentwickeln.