Mit Lidar-Sensoren zu wirksamerem Perimeterschutz

Wie funktionieren Lidar-Sensoren und was können sie beim Perimeterschutz bewirken? Heutige Systeme für die Sicherheit von Gebäudeperimetern und Industrieanlagen sind komplex und umfassen eine Vielzahl an Kameras und verschiedenen Arten von Sensoren. Dennoch weisen die Systeme Schwächen auf, etwa gibt es häufige Falschalarme, die Installations- und Wartungskosten sind hoch, sie sind empfindlich gegenüber Witterungseinflüssen und funktionieren nicht oder nur eingeschränkt bei Dunkelheit. Der Einsatz von 3D-Lidar-Sensoren (Light Detection and Ranging) wie dem Blickfeld Cube 1 hilft dabei, diese Schwächen zu überwinden und die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit des gesamten Systems stark zu verbessern. 

Lidar-Sensoren arbeiten vom Prinzip her ähnlich wie Radare, allerdings mithilfe von Lasertechnologie: Sie senden Lichtimpulse aus und nehmen das von den Objekten reflektierte Licht wieder auf. Aus der Laufzeit des Lichts berechnet eine dahinterliegende Software den Abstand zum reflektierenden Objekt. Indem dies hunderttausendfach pro Sekunde und über ein breites Sichtfeld geschieht, entsteht ein hochauflösendes dreidimensionales Abbild des Umfelds, das die Größe, Richtung und Geschwindigkeit von erfassten Objekten in großer Detailtiefe wiedergibt.

Lidar-Sensoren erfassen, im Gegensatz zu Kameras beispielsweise, die Umgebung direkt dreidimensional und erreichen so eine sehr hohe Genauigkeit bei gleichzeitig sehr niedriger Fehleranfälligkeit. Lidar-Sensoren machen andere Sensoren nicht überflüssig, denn Kameras, Radare und auch andere liefern weiterhin wichtige Informationen. Lidar ergänzt aber die bestehenden Technologien ideal und gleicht deren Schwachstellen zum Beispiel beim Objekttracking und der Berechnung von 3D-Daten aus. Das bringt Vorteile bei der anonymen Erfassung von Daten und erhöht die Zuverlässigkeit und Effizienz von Sicherheitssystemen signifikant.

Im Vergleich zu anderer Sensorik bietet Lidar-Technologie entscheidende Vorteile in Bezug auf Reichweite, Detailtiefe und Zuverlässigkeit und ist sehr schwer zu kompromittieren und zu hacken:

Dank der großen Reichweite und zentimetergenauen Messung von Entfernungen in Echtzeit wird ein vollständiges 3D-Abbild des zu überwachenden Bereichs erzeugt. Die Zuverlässigkeit der 3D-Daten bei der Entdeckung von Objekten senkt die Wahrscheinlichkeit von Falschalarmen erheblich. Das beugt einer Alarmmüdigkeit beim Sicherheitspersonal vor und stärkt das Vertrauen in die Systeme.

Außerdem hat die Lidar-Technologie große Vorteile bei schwierigen Licht- und vielen Witterungsbedingungen, also auch bei Dunkelheit, Schnee und Regen. Das prädestiniert Lidar-Sensoren zum Einsatz im Rahmen von fortschrittlichen Sicherheitstechniken wie kundenspezifischen digitalen Grenzen, zaunlosen Barrieren oder eines Perimeter Intrusion Detection Systems (Pids) in Hochsicherheits-Umgebungen.

Ein wichtiger Aspekt ist der Schutz der Privatsphäre: Lidar-Sensoren erfassen 3D- statt Farbinformationen und ermöglichen somit keine Identifikation von Personen. Daher sind die gelieferten Informationen anonym und erfüllen alle Datenschutzanforderungen in Sicherheitsanwendungen.

Ein typisches System für Perimeterschutz auf einem Firmengelände umfasst mehrere Sensoren, etwa Bewegungssensoren, Sensoren zur Erkennung von Glasbruch, Radare, Infrarotkameras und CCTV- oder IP-Kameras. Für die Verbesserung der Objekterkennung können nun zusätzlich Lidar-Sensoren zum Einsatz kommen. Nur vergleichsweise wenige Lidar-Sensoren sind, an strategischen Punkten angebracht, nötig, um das gesamte Gelände abzudecken und eindringende Objekte oder Personen zuverlässig zu entdecken. Die von den Lidar-Sensoren empfangenen Daten werden an eine Softwareplattform übertragen, welche Objekte trackt, klassifiziert und dann anhand der Größe entscheidet, ob ein Alarm ausgelöst wird. Ausgelöste Alarme werden umgehend an ein Videomanagementsystem weitergegeben, das Kameras dazu schaltet, damit die Betreiber der Anlage den Alarm verifizieren können.

In einigen Sicherheitsumgebungen kommen 2D-Laser-Scanner mit nur einer oder wenigen Scanlines zum Einsatz. Allerdings lassen solche Systeme große Lücken im wahrgenommenen Spektrum und sind anfällig für Falschalarme. Trifft beispielsweise ein kleines Tier wie ein Vogel auf eine einzelne Scanline, löst das einen Alarm aus, weil, anders als bei 3D-Lidaren mit 200 und mehr Scanlines, die Größe des eindringenden Objekts nicht erkannt wird. Die Wahrnehmung von 2D-Laser-Scannern ist damit nur sehr punktuell, und es lässt sich aus den von ihnen gelieferten Informationen nicht auf die tatsächliche Größe oder Bewegungsrichtung eines Objekts schließen. 3D-Lidar-Sensoren hingegen ermöglichen die Erfassung eines dreidimensionalen Abbilds der Gesamtsituation und lassen sich einfach und genau ausrichten. Das ermöglicht wesentlich genauere Rückschlüsse auf die Art des entdeckten Objekts und damit wesentlich zuverlässigere Alarm-Settings. 

Lidar-Sensoren stellen eine wichtige Ergänzung für die herkömmliche Sensorik in Sicherheitssystemen dar, um sie zuverlässiger, genauer, weniger fehleranfällig und insgesamt effizienter zu machen. Das muss nicht einmal besonders kostspielig sein. Denn in der Regel sind Lidar-Sensoren heute zwar teurer als CCTV-Kameras, sie befinden sich aber in einer Preislage mit Infrarot- und Wärmekameras und werden in den kommenden Jahren noch günstiger werden. Außerdem sind Lidar-Sensoren besonders verschleißarm sowie einfach einzurichten und zu verwalten, was wiederum Kosten spart.

Da leistungsstarke Lidar-Sensoren einen bis zu viermal größeren Bereich abdecken als typische Kameras, sind insgesamt weniger Sensoren erforderlich, und es fallen niedrigere Logistik- und Installationskosten an. Sie scannen das Sichtfeld automatisch und speisen anonymisierte Informationen selbsttätig in das System ein, sodass sich mit ihrer Hilfe Sicherheitslösungen automatisieren lassen. Die Daten werden schnell verarbeitet und benötigen im Vergleich zu anderen Sensoren weniger Rechenleistung, sodass sich die – ohnehin niedrigen – Installationskosten schnell auszahlen: In Form von höherer Sicherheit bei geringen Betriebskosten.

Dr. Florian Petit, Mitgründer und Chief Experience Officer bei der Blickfeld GmbH