Rettungskräfte ohne GPS orten
Im Einsatz wird es für Rettungskräfte oft gefährlich. Dabei können sie auch selbst in Not geraten. Um sie besser finden zu können, haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ein neues System entwickelt, das ohne GPS funktioniert.
Dank eines neuen Ortungssystems könnten die Standorte von Rettungskräften künftig besser lokalisiert werden.
Foto: Robert Fuge, KIT
Sie retten Menschen aus brennenden Häusern, suchen nach verschütteten Personen in Erdbebengebieten oder im Gebirge. Diese Einsätze stellen die Rettungskräfte in den meisten Fällen selbst vor große Gefahren, die vorab nur schwer einzuschätzen sind. Es kommt immer wieder vor, dass die Helfer auch selbst in Not geraten. Nicht immer ist das GPS, das die Retter immer bei sich tragen, bei der Ortung hilfreich. Draußen lässt sich das Signal recht gut orten, stößt allerdings an seine Grenzen, sobald sich die Helfer in Gebäuden befinden oder eine Ortung per Satellit nötig ist. Hier können Hindernisse den direkten Sichtkontakt zum Satelliten so beeinträchtigen, dass am Ende nur eine sehr ungenaue Standortbestimmung möglich ist.
„Auch ein funktionierendes WLAN-Signal für eine Funkortung oder Baupläne eines Gebäudes können in Krisensituationen nicht vorausgesetzt werden“, erklärt Nikolai Kronenwett vom Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme des KIT. „Bislang existiert noch keine Technologie, die eine zuverlässige Indoor-Lokalisierung ermöglicht.“ Der Wissenschaftler hat gemeinsam mit Gert Trommer, emeritierter Professor des KIT, ein autonomes System entwickelt, das eine Ortung von Einsatzkräften insbesondere in Gebäuden ohne Funkverbindung nach außen möglich macht.
Winziges System kann am Schuh befestigt werden
In das Messsystem haben die Forscher Sensoren eingebaut. Sie messen einerseits Beschleunigungen und andererseits Drehraten. Damit erkennt das System, in welche Richtung und mit welcher Geschwindigkeit der Mensch sich bewegt, der das System trägt. Da es nur wenige Zentimeter groß ist, lässt es sich bequem zum Beispiel am Schuh der Rettungskraft befestigen. Die eingesetzte Technologie ist nicht neu. Sie ist beispielsweise auch in Smartwatches verbaut. „Das größte Alleinstellungsmerkmal des Messsystems ist die intelligente Standphasen-Klassifikation. Sie analysiert den menschlichen Gang und unterteilt ihn in vier verschiedene Phasen: die Stand- und Abrollphase, die Schwungphase sowie die Belastungsantwort“, sagt Kronenwett.
Diese Abfolge entspreche einem normalen Vorwärtsschritt. Darüber hinaus sei es der Sensorik möglich, durch die Anbringung am Fuß zu erkennen, wann der Nutzer stehen bleibt. Im Stand erfolgt eine sogenannte Null-Geschwindigkeitsmessung. Mit ihrer Hilfe könnten Sensorfehler geschätzt und kompensiert werden. Dadurch verbessere sich nach Angaben der Forscher die Genauigkeit bei der Lokalisierung enorm.
System mit Umgebungsscan für das Handgelenk
Das System erfasst mittels GPS einmal die aktuelle Position des Helfers – und zwar bevor er ein Gebäude betritt. Anschließend sind keine weiteren Signale mehr nötig. Einzig durch einen Algorithmus kann das System die Person lokalisieren. Dieser berechnet den aktuellen Standort auf Basis der Bewegungsinformationen. Sie erhält das System von den Sensoren. Über eine externe, unabhängige Funkverbindung können dann alle aktuellen Positionen der Einsatzkräfte auf einen Computer übertragen werden. Der Einsatzleiter hat so die Möglichkeit, jeden einzelnen Standort seiner Teammitglieder zu ermitteln und schnellstmöglich zu reagieren, um sie retten zu können.
Nikolai Kronewett ist mit dem System, das sich am Fuß tragen lässt, allerdings noch nicht ganz zufrieden. „Es bestimmt sehr genau die Position des Nutzers, übermittelt aber keine Informationen über die Umgebung und den Aufbau des Gebäudes“, erläutert der Wissenschaftler. Er arbeitet deshalb parallel noch an einem System, das sich an der Hand oder dem Handgelenk tragen lässt. „Das handgetragene System erhält eine Kamera, die mit Infrarot die Umgebung abscannt und so ein 3D-Modell der Räume erstellt, durch die eine Person läuft.“ Das biete dem Einsatzleiter einen besseren Überblick über die Situation innerhalb des Gebäudes. Die Forscher Kronenwett und Trommer sind sich sicher, dass die Einsatzmöglichkeiten ihres Systems über die Ortung von in Not geratenen Rettungskräften noch hinaus geht. Sie können sich auch vorstellen, dass Polizei und Sicherheitspersonal davon profitieren, um sie an Flughäfen, in Einkaufszentren oder (U-)Bahnhöfen zu orten. Auch als Orientierungshilfe für Blinde sei ihr System gut geeignet, sind sich die Wissenschaftler einig.
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