Security Fence LiDAR

LiDAR in Security-Anwendungen – Ein Game Changer

LiDAR-Sensoren verfügen über Eigenschaften, die in Security-Anwendungen große Vorteile liefern. Wie können sie effizient in Sicherheitssystemen eingesetzt werden? Welche typischen Anwendungsszenarien gibt es und wie heben sich LiDAR-Sensoren von der herkömmlichen Sensorik ab?

Herkömmliche Sicherheitssysteme sind häufig komplex und umfassen meist mehrere Sensoren, wie CCTV-Kameras (Closed-Circuit Television) oder Radar-Sensoren. Ihre Komplexität und die Schwächen der bisher genutzten Sensorik führen zu zahlreichen Risiken und Herausforderungen rund um diese Systeme. Dazu gehören Fehlalarme, hohe Installations- und Wartungskosten und die Empfindlichkeit gegenüber Witterungseinflüssen, die die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit des gesamten Systems gefährden. 

Folglich sind Anbieter von Sicherheitslösungen stets auf der Suche nach technologischen Alternativen, um die Sicherheit von Gebäudeperimetern, Flughäfen oder Industrieanlagen zu verbessern und gleichzeitig die oben genannten Probleme zu lösen. Hier kommt die LiDAR-Technologie ins Spiel, die dank ihrer performanten und effizienten Funktionsweise eine Möglichkeit darstellt, Sicherheitssysteme neu zu denken: LiDAR-Sensoren erstellen hochauflösende 3D-Bilder, um Größe, Richtung und Geschwindigkeit von Objekten in ihrem Sichtfeld präzise zu erfassen. Andere Technologien im Sicherheitsbereich können dies zwar auch im Ansatz, aber die LiDAR-Technologie erfasst die Umgebung direkt in 3D und erreicht so ein neues Level an Genauigkeit. Im Gegensatz zu Kameras funktioniert LiDAR auch besser bei allen Licht- und Witterungsbedingungen, ermöglicht eine Detektion in Echtzeit und ist sehr schwer zu kompromittieren oder zu hacken. All diese Eigenschaften machen LiDAR in Sicherheitsanwendungen zu einem attraktiven Angebot.

Wie sind Security-Lösungen mit LiDAR aufgebaut?

Der Einsatz von LiDAR in Sicherheitsanwendungen bedeutet nicht den Verzicht auf alle anderen Sensor-Technologien. LiDAR ergänzt vielmehr die bestehenden Technologien und gleicht Schwachstellen aus, um ein Sicherheitssystem wirklich “intelligent” und zuverlässig zu machen.

Ein typisches Sicherheitssystem, das z. B. ein Firmengelände überwacht, umfasst mehrere Sensoren. Dazu gehören Bewegungssensoren, ein Sensor zur Erkennung von Glasbruch, ein Sensor zur Objekterkennung wie etwa LiDAR, Radar oder eine Infrarotkamera und ein Gerät zur visuellen Erkennung wie eine CCTV- oder IP-Kamera.

Bleiben wir bei dem Beispiel des Sicherheitssystems auf dem Firmengelände: Eine LiDAR-basierte Lösung würde in diesem Fall aus mehreren LiDAR-Sensoren bestgehen, die an verschiedenen Punkten angebracht und über den gesamten Umfang des Geländes verteilt sind, um die Objekterkennung zu erleichtern. Die Gesamtzahl der LiDAR-Sensoren und ihr Standort hängen von der Spezifikation des verwendeten Sensors sowie der Größe des überblickten Geländes ab. Sie dienen hierbei als Basis zur anfänglichen Erkennung von Objekten oder Personen: Wird ein Eindringling mit Hilfe der 3D-LiDAR-Daten erkannt, können eine CCTV-Kamera oder andere geeignete Sensoren eingeschaltet werden, um die Daten zu bestätigen und zu ergänzen. Die LiDAR-Daten werden an eine KI-basierte 3D-Perzeptionssoftwareplattform übertragen, die Objekte trackt und klassifiziert und entscheidet, ob ein Alarm ausgelöst wird oder nicht. Dies spart wertvolle Ressourcen, da nicht jedes Mal Wachpersonal die Lage prüfen muss, und gewährleistet gleichzeitig eine hohe Anonymität der detektierten Personen, da die Daten anstelle von Farbinformationen, wie Kameras sie liefern, Entfernungsinformationen enthalten.

LiDAR sensor perimeter security

Die Erweiterung von Sicherheitssystemen mit LiDAR-Sensoren ermöglicht eine automatische PTZ-Steuerung (Pan-Tilt-Zoom) auf Basis des Hüllkörper-Prinzips zur Lokalisierung und Verfolgung des Objekts. Zudem wird seine exakte Position auf einer Karte lokalisiert, um die Übersichtlichkeit des zu sichernden Bereichs zu steigern. Da die Wahrscheinlichkeit von Fehlalarmen mit den 3D-Daten der LiDAR-Sensoren erheblich sinkt, wird eine Alarmmüdigkeit beim Sicherheitspersonal vorgebeugt und das Vertrauen in die Systeme gestärkt.

LiDAR sammelt also gemeinsam mit den ergänzenden Sensoren Umgebungsdaten aus dem zu sichernden Bereich. Diese Informationen werden in Echtzeit in ein VMS (Video Management System) gespeist, das sich in der Regel auf einem Server eines Drittanbieters befindet, der die Daten von jedem beteiligten Sensor übernimmt und zu einem ganzheitlichen Bild zusammensetzt.

Was sind typische Anwendungsfälle für LiDAR im Security-Bereich?

Perimeter-Security

LiDAR kann effizient dazu eingesetzt werden, Zäune zu überwachen und jedes unerwartete Objekt innerhalb eines festgelegten Bereichs präzise zu erkennen. Dank großer Reichweite und zentimetergenauer Messung von Entfernungen in Echtzeit wird ein vollständiges 3D-Abbild des zu überwachenden Bereichs erzeugt – und das bei den unterschiedlichsten Lichtverhältnissen. Dies ermöglicht auch die Implementierung von fortschrittlichen Sicherheitstechniken wie kundenspezifische digitale Grenzen, zaunlose Barrieren oder die Implementierung eines Perimeter Intrusion Detection (PID) Systems.

Gesicherte Eingänge und Checkpoints

LiDAR eignet sich hervorragend, um an Orten mit vielen Personen den Überblick zu behalten, ohne dabei Informationen über die Identität der Anwesenden zu sammeln. Von Firmengebäuden bis hin zu Konzerthallen hat LiDAR alles im Blick und ist beispielsweise in der Lage, Personen zu zählen, die einen Eingang passieren. So wird eine effektive Zugangskontrolle und Crowd-Management ermöglicht.

Social Distancing

Die Corona-Pandemie hat viele neue Terminologien und Phänomene in unser Leben eingeführt, und das so genannte Social Distancing ist eines davon. Eine effiziente Möglichkeit um den Abstand zwischen Menschen etwa in Läden zu gewährleisten, ist die Begrenzung der Anzahl von Personen in Räumlichkeiten. Hierbei kann die sehr genaue Personenzählung von LiDAR zum Infektionsschutz eingesetzt werden.

Social distancing LiDAR security
LiDAR kann den Infektionsschutz unterstützen, indem Personen gezählt oder Abstände gemessen werden

Welche Vorteile haben LiDAR-Sensoren in Sicherheitssystemen…

… im Vergleich zu anderen Sensoren?

Die steigende Beliebtheit von LiDAR-Sensoren für Sicherheitsanwendungen kommt nicht von ungefähr: Im Vergleich zu bisher genutzter Sensorik hat die LiDAR-Technologie einige entscheidende Vorteile, besonders in Bezug auf Reichweite, Detailtiefe, Zuverlässigkeit oder Einsatz in schwierigen Lichtverhältnissen.

Die meisten Sicherheitssysteme basieren aktuell auf Kameras, deren passives Messprinzip unter schlechten Lichtbedingungen eine Schwierigkeit darstellt. Statt detaillierte Informationen in Echtzeit aufzuzeichnen, werden sie daher vielmals zur Abschreckung genutzt, oder um Vorfälle aufzuzeichnen und später nachzuvollziehen. Zu den Schwierigkeiten mit schlechten Lichtverhältnissen gesellen sich die Möglichkeit der optischen Täuschung solcher Geräte und der Fakt, dass sie lediglich 2D-Daten aufzeichnen. Infrarot und Wärmebildkameras versuchen hier Abhilfe zu schaffen, doch diese Geräte sind kostspielig und produzieren ebenfalls keine 3D-Informationen. Einige Sicherheitssysteme integrieren daher zusätzliche Radar-Sensoren, die zwar in der Lage sind, 3D-Daten aufzuzeichnen, aber häufig an der Auflösung scheitern. Somit ergänzen sie Kameras auch eher ungenügend, da die Radardaten nicht die benötigte Detailtiefe liefern, um Objekte zuverlässig zu detektieren und klassifizieren.

… in Bezug auf Datenschutz?

Ein weiterer wesentlicher Vorteil von LiDAR gegenüber der Kamera als Basis für die Objekterkennung ist der Schutz der Privatsphäre. Da LiDAR 3D-Informationen statt Farbinformationen erfasst, stellt es Personen als 3D-Objekte dar und erstellt kein erkennbares Bild. Daher sind die LiDAR-Informationen anonymisiert und erfüllen alle Datenschutz-Anforderungen in Sicherheitsanwendungen. Dies steht in starkem Kontrast zu Kamerabildern und fördert die Zustimmung innerhalb der Bevölkerung, was für Anwendungen wie Crowd-Management und Personenzählung entscheidend ist.

Blickfeld LiDAR detecting two people hugging while keeping their identities entirely anonymous
Blickfeld LiDAR detektiert zwei sich umarmende Personen; die Daten lassen nicht auf Individuen schließen

… preislich?

Bestimmte Modelle von LiDAR-Sensoren können einen bis zu viermal größeren Bereich abdecken als eine typische Kamera. Damit sind sie ideal für den Einsatz Sicherheitsanwendungen geeignet, da insgesamt weniger Sensoren erforderlich sind, was die Logistik- und Installationskosten erheblich senkt. Obwohl ein LiDAR-Sensor in der Regel teurer ist als eine CCTV-Kamera, befindet sich viele Modelle in derselben Preisrange wir Infrarot- oder Wärmekameras.

… im Betrieb?

Die meisten LiDAR-Sicherheitslösungen sind einfach einzurichten und zu verwalten. Sie scannen das Sichtfeld automatisch, erzeugen Punktwolkendaten und speisen anonymisierte Informationen in das System ein. Auf diese Weise lässt sich eine vollautomatische Sicherheitslösung erstellen, die auch bei der Einrichtung Effizienz und Einfachheit Vorteile gegenüber kamerabasierten Systemen bietet. Darüber hinaus können LiDAR-Daten schnell verarbeitet werden und benötigen im Vergleich zu anderen Sensoren weniger Rechenleistung.

LiDAR macht Sicherheitslösungen zukunftsfähig

Sicherheitssysteme müssen sich stetig weiterentwickeln, wenn sie weiter ihre Kernaufgabe erfüllen wollen: Die Sicherheit sowohl von privaten wie auch öffentlichen Geländen zu wahren. Die LiDAR-Technologie bietet hier unschlagbare Eigenschaften, die die Systeme zukunftsfähig machen. Mit großer Reichweite, hoher Zuverlässigkeit und der Erstellung detaillierter 3D-Daten in Echtzeit, stellen die Sensoren einen unschlagbaren Partner für die herkömmliche Sensorik in Sicherheitssystemen dar.

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