Veel kustgebieden en havens zijn nauwelijks beveiligd tegen terroristische aanslagen. Het onderzoekinstituut Fraunhofer FKIE werkt aan een nieuw sensorsysteem, dat gebruik maakt van echo’s van zendmasten van mobiele telefonie. Hiermee kunnen in de toekomst zelfs kleine boten van aanvallers snel worden opgespoord. Deze mobiele radar beschermt ook vliegtuigen tegen botsingen met windturbines.
Luchthavens worden tegenwoordig streng bewaakt, in tegenstelling tot veel kust- en havensteden. Er staan niet overal radarsystemen, die kleine boten kunnen detecteren. Terroristen zouden hierdoor gemakkelijk met speedboten de kust kunnen naderen om explosieven aan land te brengen.
Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE in Bonn (D) hebben een antennesysteem ontwikkeld, waarmee kustgebieden kunnen worden gecontroleerd: de Passive Coherent Location (PCL). Ze gebruiken hiervoor de continu uitgezonden radiosignalen van zendmasten voor mobiele telefonie, om verdachte schepen te ontdekken en de classificeren door fusie met elektro-optische of infrarood systemen. Speedboten, waarmee piraten vrachtschepen naderen, vallen hier ook onder. Het antennesysteem herkent varende boten aan de hand van hun bewegingen.
De werkwijze van dit nieuwe proces lijkt op dat van radarinstallaties. Deze zenden elektromagnetische signalen uit en vangen door objecten weerkaatste echo weer op. Op dezelfde manier vangt de PCL-antenne de door objecten gereflecteerde radiosignalen weer op, om schepen te detecteren. Maar ten opzichte van de radarinstallatie is de verwerking van de mobiele radiosignalen beduidend complexer. Een radarantenne zendt zijn eigen nauwkeurig gedefinieerde signalen uit in een begrensde sector en echo’s kunnen gemakkelijk worden geïnterpreteerd.
De nieuwe sensor gebruikt echter gsm signalen, die uit verschillende richtingen en door verschillende basisstations worden uitgezonden. Hij ontvangt dus een chaotische mix van echo’s, waaruit met veel inspanning de objecten moeten worden gefilterd. “Het feit, dat ons sensorsysteem eerst de sterkste signalen van de gsm stations opneemt, vormt hierbij een probleem”, zegt Reda Zemmari, projectleider bij het FKIE. “De door schepen op het water terug gestraalde echo’s zijn veel zwakker”.
Software filtert echo’s
De onderzoekers moesten algoritmen ontwikkelen, die deze zwakke punten compenseren. De software is bijvoorbeeld in staat om de sterke, direct van de zendmast komende radiosignalen dat te onderdrukken. “Het is een voordeel, dat de verschillende gsm-masten met verschillende frequenties uitzenden”, zegt Zemmari. De software kan hierdoor de verschillende signalen en echo’s beter van elkaar onderscheiden. Bovendien herkent het systeem varende schepen, doordat de beweging zorgt voor frequentieverschuivingen. “Ons systeem controleert daarom continu, of het de signalen op de juiste manier rangschikt en de beweging van het object op de juiste manier interpreteert”.
Praktisch bereik radar 4 km
Bij testen in de omgeving van Eckernförde (D) en Fehmarn (D) zijn onderzoekers erin geslaagd om speedboten van maar een paar meter lengte op een afstand van 4 km te volgen. “Onze installatie kan op een kleine aanhanger worden getransporteerd en is zodoende flexibel in te zetten”. Er is één vereiste: het gebied moet worden afgedekt door gsm zendmasten. De wetenschapper geeft nadrukkelijk aan, dat het PLC-systeem geen data uitleest van de mobiele telefonie. “Wij gebruiken alleen het operationele signaal van de zendmast, dat geen datapakketten van de klant bevat”.
De technologie is niet alleen geschikt voor beveiliging tegen terrorisme. De onderzoekers werken momenteel aan een variant voor windturbines. Hoge masten moeten ’s nachts worden uitgelicht met knippersignalen, om helikopter- en vliegtuig piloten te waarschuwen. Dat knipperlicht stoort echter veel mensen. Windturbines moeten daarom met vliegtuig detectoren worden uitgerust, die de lichten pas inschakelen als een vliegtuig nadert. Er bestaan al detectoren, die op de radiosignalen van vliegtuigen reageren. “Voor het geval dat deze uitvallen hebben we een redundant systeem en daarvoor is de PLC- techniek zeer geschikt”, zegt Zemmari.
