Forskare vid Münchens tekniska universitet (TUM) har utvecklat en holografisk avbildningsprocess som visar strålningen från en Wi-Fi-sändare för att generera tredimensionella bilder av den omgivande miljön. Operatörer av industrianläggningar skulle kunna använda detta för att spåra föremål när de rör sig genom produktionshallen.

Precis som att titta genom ett fönster, hologram projicerar en till synes tredimensionell bild. Medan optiska hologram kräver utarbetad laserteknik, att generera hologram med mikrovågsstrålningen från en Wi-Fi-sändare kräver bara en fast och en rörlig antenn, som Dr Friedenmann Reinhard och Philipp Holl rapporterar i det aktuella numret av den berömda vetenskapliga tidskriften Fysiska granskningsbrev .

"Med den här tekniken, vi kan generera en tredimensionell bild av utrymmet runt Wi-Fi-sändaren, som om våra ögon kunde se mikrovågsstrålning, säger Friedemann Reinhard, chef för Emmy Noether Research Group for Quantum Sensors vid Walter Schottky Institute vid TU München. Forskarna föreställer sig användningsområden, särskilt inom området industri 4.0 - automatiserade industrianläggningar, där det ofta är svårt att lokalisera delar och enheter.

Wi-Fi tränger igenom väggar

Processer som tillåter lokalisering av mikrovågsstrålning, även genom väggar, eller där förändringar i ett signalmönster anger att en person redan existerar. Nyheten är att ett helt utrymme kan avbildas via holografisk bearbetning av Wi-Fi- eller mobiltelefonsignaler.

"Självklart, detta väcker integritetsfrågor. Trots allt, till en viss grad överför även krypterade signaler en bild av sin omgivning till omvärlden, säger projektledaren, Friedemann Reinhard. "Dock, det är ganska osannolikt att denna process kommer att användas för insyn i främmande sovrum inom en snar framtid. För det, du skulle behöva gå runt byggnaden med en stor antenn, vilket knappast skulle gå obemärkt förbi. Det finns enklare sätt."

Centimeterskalig precision

Hittills, att generera bilder från mikrovågsstrålning krävde specialsändare med stora bandbredder. Med hjälp av holografisk databehandling, de mycket små bandbredderna för typiska hushålls-Wi-Fi-sändare som arbetar i 2,4 och 5 gigahertz-banden var tillräckliga för forskarna. Även Bluetooth- och mobiltelefonsignaler kan användas. Våglängderna för dessa enheter motsvarar en rumslig upplösning på några centimeter.

"Istället för att använda en rörlig antenn, som mäter bilden punkt för punkt, man kan använda ett större antal antenner för att få en videoliknande bildfrekvens, säger Philipp Holl, vem som utförde experimenten. "Framtida Wi-Fi-frekvenser, som den föreslagna 60 gigahertz IEEE 802.11-standarden kommer att tillåta upplösningar ner till millimeterområdet."

Tittar på framtiden

Välkända optiska metoder för bildbehandling kan också användas i Wi-Fi-holografi:Ett exempel är mörkfältsmetodik som används i mikroskopi, vilket förbättrar igenkänningen av svagt diffraktionsstrukturer. En ytterligare process är vitljusholografi där forskarna använder den återstående lilla bandbredden hos Wi-Fi-sändaren för att eliminera brus från spridd strålning.

Konceptet att behandla mikrovågshologram som optiska bilder gör att mikrovågsbilden kan kombineras med kamerabilder. Den extra informationen som extraheras från mikrovågsbilderna kan bäddas in i kamerabilden på en smart telefon, till exempel för att spåra en radiotagg som är kopplad till ett förlorat föremål.

Men forskarna är bara i början av den tekniska utvecklingen. Till exempel, forskning om insyn i specifika material saknas. Denna kunskap skulle underlätta utvecklingen av färg eller tapeter som är genomskinliga för mikrovågor för integritetsskydd, medan transparenta material kunde användas i fabrikshallar för att tillåta spårning av delar.

Forskarna hoppas att ytterligare utveckling av tekniken kan hjälpa till att återhämta offer som begravts under en lavin eller en kollapsad byggnad. Medan konventionella metoder endast tillåter punktlokalisering av offer, holografisk signalbehandling kan ge en rumslig representation av förstörda strukturer, låta första responders navigera runt tunga föremål och använda hålrum i spillrorna för att systematiskt belysa det enklaste sättet att snabbt nå offren.