Met wifi door muren heen kijken

En het kan binnenkort nog drukker worden in de ether. Tenminste, als het aan Joost Batenburg ligt. Hij is professor aan het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) en heeft in het laboratorium 25 wifi-antennes staan. Niet omdat zijn internetverbinding zo beroerd was, maar hij gebruikt het samen met promovendi en studenten van het CWI om personen en objecten te spotten. Wifi blijkt daarvoor een uitstekende techniek.

Batenburg denkt dat de goedkope techniek gebruikt kan worden voor alarmsystemen, het monitoren van ouderen, en het vinden van overlevenden van rampen.

Goedkoop en ver ontwikkeld

Doorgaans zijn er binnen het CWI maar weinig proefopstellingen te vinden, er wordt vooral gerekend en gemodelleerd. Maar het experiment van Batenburg en collega’s was zo makkelijk te realiseren dat het wat dat betreft een uitzondering werd. Batenburg heeft in het laboratorium 25 parasolvoeten staan, met op palen wifi-zenders en -ontvangers. “Het mooie van de wifi-techniek is dat ze al ver ontwikkeld is”, zegt Batenburg. “Het is goedkoop, veilig en bovendien zonder vergunning te gebruiken. Bij andere radiofrequenties beland je meteen in het papierwerk.”

De wifi-hotspots staan voor het experiment in een vierkant opgesteld, waarbij ze zonder belemmering met elkaar kunnen communiceren. Op het moment dat er zich echter een object tussen twee antennes bevindt, wordt de verbinding slechter. Zo’n verstoring is normaal gesproken ongewenst, maar in dit geval precies de crux van het experiment. Aan het verlies van signaal wordt bepaald of er zich objecten tussen twee antennes bevinden, en in welke mate dit object (of een verzameling van objecten) het signaal blokkeert.

Aan de hand van de kwaliteit van alle mogelijke verbindingen tussen de verschillende antennes kun je zo een ‘beeld’ creëren van de ruimte. Dat lijkt eigenlijk niet eens zo heel moeilijk. “In principe kan een mens dat oplossen,” zegt Batenburg, “althans voor de situatie waarin er zich één object in de ruimte bevindt. Zodra er meerdere personen in de ruimte staan, bovendien achter elkaar, dan wordt het al heel snel moeilijker. En dan heb ik het nog niet eens over reflecties via bijvoorbeeld muren die ook worden gedetecteerd.”

Wiskundige gezien is dit een zogenoemd ‘onderbepaald probleem’, waarvoor meerdere oplossingen (oftewel beelden) mogelijk zijn voor de signalen die gemeten worden. Om dat te ondervangen moeten er extra aannames in het computermodel worden gestopt, zoals bijvoorbeeld het feit dat een mens een samenhangend object is dat van boven af gezien min of meer rond is. Met die extra informatie is het voor een computer opeens een heel stuk makkelijker een beeld te reconstrueren.

Dat kost overigens nog best wel wat computerkracht. “Het is al een uitdaging om het beeld van onze opstelling enkele malen per seconde door te rekenen met een normale pc, maar dat lukt nu”, zegt Batenburg. “Dat is de snelheid waarmee onze antennes nieuwe opnames kunnen maken. Ga je naar een systeem met meer antennes, dan wordt het probleem snel moeilijker en heb je al gauw een cluster van computers nodig.”