gesponsertLifeseeker Wie Handys und 6G die Bergrettung revolutionieren

Die Suche nach vermissten Personen in den Bergen stößt mit herkömmlichen Methoden oft schnell an ihre Grenzen, sei es wegen schwieriger Witterungsverhältnisse, dichtem Baumbestand oder unauffälliger Kleidung.

Suchhunde sind stark von Umweltbedingungen wie Wind und Feuchtigkeit abhängig. Infrarotkameras können Körperwärme erkennen, jedoch nicht durch dichten Baumbestand. Selbst bei der visuellen Suche aus Hubschraubern werden Menschen in erdfarbener Kleidung vor einem natürlichen Hintergrund oft nicht erkannt.

Im Kern verwandelt deren System Lifeseeker einen Rettungshubschrauber in einen mobilen Mobilfunkmast. Nach der Installation verbindet sich die Hardware von Lifeseeker mit drei Antennen – zwei Mobilfunkantennen und einer GPS-Antenne – und sendet ein Signal aus, auf das jedes aktive Telefon im Suchgebiet zu reagieren versucht. Alle Geräte außer dem gesuchten werden automatisch abgewiesen, sodass die Daten Unbeteiligter geschützt bleiben. Mithilfe hochentwickelter Laufzeitanalyse und Signalverarbeitung in MATLAB® kann das System den Standort einer vermissten Person schnell triangulieren, selbst in Gebieten ohne Mobilfunkabdeckung. 

Das Entwicklerteam arbeitete mit MATLAB und Simulink® sowie über einem Dutzend spezialisierter Toolboxen des Unternehmens. Damit konnte das Verhalten von Mobilfunksignalen in komplexen Umgebungen präzise simuliert werden. Eine zentrale Herausforderung war es, sicherzustellen, dass das System mit allen Mobiltelefonen kompatibel ist.
 Trotz seiner technologischen Komplexität ist Lifeseeker einfach zu implementieren. Ein Mitglied des Such- und Rettungsteams kann das gesamte System in drei bis fünf Minuten in einem Hubschrauber installieren und benötigt dafür lediglich vier Kabelverbindungen. Die Schnittstelle läuft auf jedem Tablet über eine Wi-Fi®-Verbindung und zeigt Daten in einem für Piloten und Suchteams vertrauten Format an. Sobald die Rettungsdienste die Telefonnummer einer vermissten Person eingeben, fokussiert sich das System ausschließlich auf dieses Gerät und filtert sämtliche anderen Signale heraus.
 Diese einfache Handhabung in Kombination mit den verlässlichen Ergebnissen kann den Unterschied zwischen einer erfolgreichen Suche und einer schmerzhaften Nachricht für Angehörige ausmachen.

Lebensrettende Technologie

Die Gründer von Centum, die 2011 mit der Umsetzung ihrer visionären Idee begannen, stellten zunächst fest, dass Such- und Rettungsorganisationen das Potenzial der Mobilfunktechnologie noch nicht erkannt hatten. Frühe Prototypen standen vor einer weiteren großen Herausforderung: der rasanten Entwicklung der Mobilfunktechnologie. Das ursprüngliche System von CENTUM, das für 2G-Netzwerke entwickelt wurde, war bei seiner Fertigstellung nahezu veraltet, da sich 3G-Netzwerke immer weiter durchsetzten. Diese Erfahrung machte CENTUM die besondere Aufgabe bewusst, zwei grundverschiedene technologische Welten miteinander zu verbinden.
 „Wir sind Teil des Telekommunikationssektors, der sich rasend schnell entwickelt, aber wir sind auch Teil des langsameren Luftfahrtsektors, in dem die Sicherheit das oberste Gebot ist und jede Änderung für Flugzeugbauer und Luftfahrtelektronik-Integrator aufwendig ist“, sagt Brais Sánchez Rama, Technologiemanager bei CENTUM.
 Um der rasanten Mobilfunkentwicklung immer einen Schritt voraus zu sein und gleichzeitig die strengen Anforderungen der Luftfahrt zu erfüllen, arbeiteten drei Ingenieure an der Entwicklung eines Prototyps dieses technischen Systems. Dabei nutzten sie eine Reihe von Simulationstools, um die Erkennung und Ortung von Mobiltelefonen über verschiedene Mobilfunkgenerationen und Geländearten hinweg zu optimieren. Die Technologie überwacht das kommerzielle Mobilfunknetz in den Suchgebieten mithilfe spezifischer Notdienst- und Anbietererkennung. Sobald diese Kennungen eingegeben sind, kann das System Zieltelefone erkennen und Mobilfunksignale analysieren, um die Position einer Person zu schätzen. Dabei berücksichtigt es Variablen wie Flugbewegung und -geschwindigkeit, Wetterbedingungen und Übertragungseffekte des Funknetzes.

Simulationen vor physischen Prototypen

Der Entwicklungsprozess selbst begann mit einer umfassenden Simulation. Das Team verwendete MATLAB und Simulink®, um zu modellieren, wie sich verschiedene Mobilfunksignale in unterschiedlichen Umgebungen verhalten. Dieses virtuelle Testgelände ermöglichte es ihnen, Konstruktionsfehler frühzeitig zu erkennen und ihre Geolokalisierungstechniken zu optimieren, bevor sie mit Feldversuchen begannen. Eine der größten technischen Hürden bestand darin, sicherzustellen, dass das System mit jedem Telefon funktionierte.
 „Jede Mobilfunkgeneration verwendet unterschiedliche Wellenformen, Protokolle und Signalstrukturen“, sagt Sánchez Rama. „Unser System muss mit allen Mobilfunkgenerationen funktionieren, da wir nicht wissen, ob eine vermisste Person ein 2G-, 3G-, 4G- oder 5G-Telefon besitzt.“
 Außerdem stellen die Mobilfunkanbieter ihre Netzwerke in jedem Land anders bereit, was die Komplexität zusätzlich erhöht. Als CENTUM sein System erstmals in den USA testete, funktionierte es nicht wie erwartet, da es für europäische Mobilfunknetze optimiert worden war. Die Möglichkeit, verschiedene Netzwerkkonfigurationen zu simulieren, half CENTUM dabei, Lösungen zu entwickeln, die unabhängig vom Standort funktionierten.
 Das Team nutzte während der gesamten Entwicklung mehr als ein Dutzend spezialisierte Toolboxen, darunter Communications Toolbox™, LTE Toolbox™ und 5G Toolbox™, um Signale über Generationen hinweg zu generieren, zu ändern und zu dekodieren. Signal Processing Toolbox™ und Radar Toolbox halfen bei der Optimierung der Verarbeitungsmethoden. RF Toolbox™, Antenna Toolbox™ und Phased Array System Toolbox™ emulierten Hardwareeffekte auf die Signalverarbeitungskette. Das war von entscheidender Bedeutung, um die Auswirkungen physikalischer Faktoren auf die Erkennungsfähigkeiten zu verstehen.
 Die Mapping Toolbox™ und Navigation Toolbox™ spielten eine zentrale Rolle bei der Entwicklung von Geolokalisierungsalgorithmen, die den Standort der vermissten Person auf der Karte genau bestimmen. Die Ergebnisse aus den MATLAB-basierten Systemsimulationen wurden direkt in die Produktion übernommen. Das System ermöglicht Such- und Rettungsteams die Nutzung einer webbasierten Schnittstelle, die einfach über ein Tablet oder einen Laptop bedient werden kann.
 Bevor das Team Updates für Lifeseeker bereitstellte, validierte es seine Algorithmen im Labor mithilfe von softwaredefinierten Mobilfunkgeräten. Diese über die Communications Toolbox gesteuerten Hardwarebausteine schließen die Lücke zwischen Simulation und realer Leistung.
 Durch die Simulation verschiedener Mobilfunkumgebungen und -protokolle konnte sich CENTUM an die ständige Weiterentwicklung der Telekommunikationstechnologie anpassen. Bei herkömmlichen Methoden mussten Lösungen auf Papier skizziert, direkt in Software implementiert, Hardwarekomponenten gebaut und für jede Iteration Flugtests durchgeführt werden – ein wesentlich kostspieligerer und zeitintensiverer Ansatz. Das Team schätzt, dass dieser Ansatz die Designzeit im Vergleich zu herkömmlichen Methoden um ein Drittel bis die Hälfte verkürzt.
 Wenn Feldtests neue Herausforderungen aufdeckten, konnten sie Missionsdaten sammeln, Signalstrukturen und Protokollprobleme in ihren Laboren analysieren und durch Simulation robustere Lösungen entwickeln. Dieser systematische Ansatz half dem CENTUM-Team, von länderspezifischen Implementierungen zu einem agnostischeren System überzugehen, das weltweit in verschiedenen Netzwerkumgebungen funktioniert.
 „Je höher die technische Unsicherheit, desto wahrscheinlicher ist es, dass wir bei unserer ersten Design-Iteration in irgendeiner Weise scheitern“, sagt Sánchez Rama. „Die Fähigkeit, frühzeitig und ohne vorhandene Prototypen Fehler zu machen, ist der Schlüssel zu einem effizienten Engineering-Lebenszyklus.“

Leben retten und gleichzeitig für die Zukunft rüsten

Mit über 220 erfolgreichen Einsätzen im vergangenen Jahr – und zahlreichen weiteren aufgrund von Datenschutzbestimmungen ungemeldeten – hat Lifeseeker bereits über 40 Kunden in mehr als 20 Ländern unterstützt, wie ein Einsatz mit der Rega, einem Luftrettungsdienst in der Schweiz und Liechtenstein, demonstriert.
 In den frühen Morgenstunden erhielt Rega die Meldung, dass seit dem Vortag eine ältere Person mit ihrem Fahrzeug vermisst werde. Gemeinsam mit der Polizei konnte die Rega den letzten Mobilfunkmast identifizieren, mit dem ihr Telefon verbunden war. Dennoch blieb ein riesiges Suchgebiet übrig. Um 3 Uhr morgens hob der Rega-Helikopter mit Lifeseeker an Bord ab.

Nach etwa 10 Minuten stellte das Mobiltelefon der Person eine Verbindung zum Lifeseeker-System her und Retter konnten das Telefon präzise orten: Das Fahrzeug war über eine Böschung gefahren und im darunterliegenden Wald verunglückt. Durch den Aufprall war der Fahrer im Auto eingeklemmt und das Telefon war im Wrack außer Reichweite. Mithilfe von Lifeseeker konnten sie den Fahrer rechtzeitig finden sie ins Krankenhaus bringen, wo er sich erfolgreich erholte.
 CENTUM blickt in die Zukunft und bereitet sich auf die nächste Generation der Mobilfunktechnologie vor. 6G wird neue Herausforderungen und Chancen mit sich bringen, insbesondere durch die Integration künstlicher Intelligenz. Das Team plant, seine Systeme mithilfe der Deep Learning Toolbox™ an dieses neue KI-basierte Paradigma anzupassen.
CENTUM untersucht außerdem die Integration mit nicht-terrestrischen Netzwerken, da künftig Mobilfunkstandards terrestrische Sendemasten mit satellitengestützten Stationen verbinden und so möglicherweise eine nahtlose Abdeckung zwischen terrestrischer und weltraumgestützter Kommunikation ermöglichen werden. Eine weitere vielversprechende Möglichkeit zur Verbesserung der Ortungsgenauigkeit bietet die Beamforming-Technologie, bei der Antennenarrays zur elektronischen Steuerung der Signalrichtung eingesetzt werden.
 Während sich die Mobilfunktechnologie weiterhin rasant weiterentwickelt, konzentriert sich CENTUM weiterhin auf seine Kernaufgabe: Gewöhnliche Handys in potenzielle Lebensretter zu verwandeln. Sein Entwicklungsansatz, der den schnellen technologischen Wandel mit den strengen Sicherheitsanforderungen der Luftfahrt in Einklang bringt, verbessert die Such- und Rettungskapazitäten weltweit weiter – Mission für Mission.

Erfahren Sie mehr über aktuelle Trends und Entwicklungen in Technik und Wissenschaft auf der Website der MATLAB EXPO Deutschland Konferenz vom 21. Oktober in München.

Die MATLAB EXPO bringt Experten, Anwender und Interessierte zusammen, um sich über die neuesten Entwicklungen rund um Themengebiete wie Artificial Intelligence; Systems and Software Engineering; Electrification; Safety, Security, and Quality; DSP and Wireless Communications auszutauschen.

Die Teilnehmenden erwartete ein abwechslungsreiches Programm:

• 4 Keynotes von TRATON, Siemens Energy, NXP Semiconductors und MathWorks
• 6 parallele Tracks mit über 30 Vorträgen von MathWorks und MATLAB- & Simulink- Anwendern – u.a. von Infineon, FEV, Schaeffler, Krones, TU Berlin
• Große Ausstellung mit Partnern und Demo-Anwendungen zu MATLAB und Simulink

Konferenzdetails:
21. Oktober 2025; 08:30 – 17:30 Uhr
The Westin Grand München, Arabellastr. 6, 81925 München