02/07/2021
Door Ad Spijkers
Radarstralen in netwerken lokaliseren personen en alledaagse voorwerpen.
In het OmniConnect-project werken Fraunhofer-onderzoekers samen met partners aan het in netwerken verbinden van objecten binnen gebouwen. Hiervoor gebruiken ze radar en passieve tags die aan bewegende objecten, maar ook aan mensen worden bevestigd. De technologie wordt gebruikt om de posities van de tags en dus de objecten vast te leggen. Onder meer in de zorg kan de technologie worden ingezet, bijvoorbeeld om gevaar van vallende personen af te wenden.
Radar
Radar wordt doorgaans geassocieerd met de luchtvaart of de scheepvaart. Maar radartechnologie wordt ook gebruikt om ruimteafval te zoeken en in autonome voertuigen. Het gaat altijd om het lokaliseren en meten van de snelheid van bewegende objecten. De laatste jaren werken wetenschappers ook aan radar voor toepassingen in gesloten ruimtes. Het Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Berlijn werkt aan dit onderwerp.
In het OmniConnect-project wordt radar gebruikt om de beweging en positie van objecten in ruimtes te detecteren. De onderzoekers gebruiken zogenaamde secundaire radar. Een conventionele radar registreert objecten en hun bewegingen, maar geeft geen verdere gegevens. Een secundaire radar combineert radarstralen met tags die aan objecten zijn bevestigd. Deze passieve tags vertellen het systeem niet alleen zijn positie in de ruimte en zijn bewegingen, ze kunnen ook informatie over het object doorgeven.
Zuinig, compact en onschadelijk
Door de hoge frequentie (60 GHz-band) kunnen de systemen in hoge mate geïntegreerd worden ontwikkeld. De afzonderlijke zend- en ontvangmodules zijn slechts 25 cm2 groot. Conflicten met mobiele netwerken, WLAN of Bluetooth zijn uitgesloten. De straling is onschadelijk voor de mens. Het systeem is geschikt om objecten of alledaagse voorwerpen met elkaar te verbinden of te integreren in een netwerk. De passieve tags hebben geen eigen stroomvoorziening nodig.
De flexibele labels (5 cm x 1 cm) kunnen in textiel worden genaaid. Hiermee kan bijvoorbeeld personeel in een zorginstelling bijvoorbeeld bepalen of er een zorgbehoevende in huis is en waar deze zich bevindt. Als de persoon ongewoon lang op een bepaalde plek blijft, kan de verzorger controleren of hij of zij in orde is. De positie van een tag en dus van de persoon kan tot op 10 cm nauwkeurig worden bepaald. Omdat het OmniConnect-systeem ook de hoogte van de tag registreert, merkt het ook wanneer de persoon op de grond ligt. Dan kan het systeem alarm slaan en kunnen de zorgverleners zien of de persoon is gevallen.
Technische basis
De radarstralen worden verzonden en ontvangen door een halfbolvormig element dat idealiter in het midden van de kamer aan het plafond wordt bevestigd en eruitziet als een lamp. De toepassing van de geleiders en de zend-/ontvangermodules is gebaseerd op expertise van het IZM-team op het gebied van montage- en aansluittechniek. In totaal zijn maximaal negen radarmodules verdeeld over de 'lamp'. Ze bieden daarmee een gelijkmatige en volledige dekking van de hele ruimte.
De radartechnologie van Fraunhofer IZM levert de gegevens, maar deze moeten worden geëvalueerd, gevisualiseerd en via software aangestuurd. Daarom werkt het Fraunhofer Instituut samen met projectpartners: Offis (Oldenburg), HFC Human-Factors-Consult en Netz-Werker (beide Berlijn).
Thuisnetwerken
Een eerste prototype van het systeem voor de zorgsector moet in de winter van 2021 klaar zijn. Maar ook buiten de zorg zijn veel toepassingen mogelijk. In thuisnetwerken kan op radar gebaseerde technologie een bijdrage leveren aan de implementatie van Internet of Things (IoT)-toepassingen. Apparaten en objecten geven hun status en positie door via tags en secundaire radar of wisselen gegevens met elkaar uit. In de industrie zou een OmniConnect-systeem kunnen worden ingezet op het gebied van mens-machine samenwerking. De robot kan dan bijvoorbeeld real-time herkennen waar de menselijke collega zich in het gedeelde werkgebied bevindt.