W-LAN erkennt menschliche Gesten

Seattle (USA) - Ein kurzes Winken durch die Luft könnte bald ausreichen, um Licht, Musikanlage oder Fernsehen ein- und auszuschalten. Ganz ohne Kameras und Bewegungsmelder reicht dazu ein WLAN-Netz aus, das heute in fast jeder Wohnung schnurlose Internetverbindungen ermöglicht. Die Grundlage dieser Gestenerkennung, die Wissenschaftler von der University of Washington in Seattle entwickelt haben, ist der sogenannte Doppler-Effekt. Mit einer bereits hohen Erkennungsrate von 94 Prozent und herkömmlicher WLAN-Hardware erwarten die Forscher, ihre Methode – WiSee genannt – bald bis zur Marktreife treiben zu können. Details zu dieser Gestenerkennung sollen Anfang Oktober auf der Fachkonferenz MobiCom 2013 in Miami präsentiert werden.

„Wir sehen unsere Technologie in vielen Wohnungen schon in naher Zukunft“, sagt Qifan Pu vom Fachbereich „Computer Science & Engineering“. Denn bei Testläufen des Prototyps in einem Büro und einer Zweizimmerwohnung konnten bereits neun unterschiedliche Gesten – etwa Armheben, ein Fußtritt oder eine Körperdrehung – zuverlässig erkannt werden. Der Schlüssel zu diesem Erfolg lag in der Rechner gestützten Auswertung von Doppler-Frequenzverschiebungen. Diese treten immer auf, wenn sich ein Sender relativ zu einem Empfänger bewegt. Da WLAN-Wellen nicht nur von Wänden und Möbeln, sondern auch von Menschen reflektiert werden, können diese als sekundäre Sender angesehen werden.

In ihrem Testaufbau nutzten Pu und Kollegen nun einen WLAN-Sender mit Übertragungsfrequenzen im 5-Gigahertz-Bereich. Zusätzlich installierten sie in den Räumen einen WLAN-Empfänger mit bis zu fünf Antennen, der die vom Menschen reflektierten Wellen auffing. Bei Bewegungen der Testpersonen veränderte sich die WLAN-Frequenz über den Dopplereffekt um wenige Hertz. So ergaben sich für vorerst neun Gesten typische Signalmuster. Gekoppelt mit einem Analyse-Algorithmus konnte der Empfänger diese neun Gesten mit einer geringen Fehlerrate von sechs Prozent identifizieren. Allerdings ließen sich bislang zwei Prozent der Gesten überhaupt nicht nachweisen.

Da alle nötigen Komponenten für WiSee kommerziell verfügbar sind, rechnet Pu schon bald mit Anwendungen dieser Gestenerkennung etwa in einem Notrufsystem für verunglückte Senioren, die statt eines Anrufs nur noch einfache Körperbewegungen ausführen müssten. Noch größeres Interesse könnte eine WLAN-Fernsteuerung für verschiedene elektrische Geräte in einem Haushalt erregen, um Fernseher, Leuchten oder Klimaanlage einfach per Armwinken zu steuern. Dafür müssten die Gesten, die dem System antrainiert werden können, allerdings recht einzigartig sein, um eine Fehlsteuerung bei normalen Bewegungen zu vermeiden.