DE202020102795U1

DE202020102795U1 - Zur räumlichen Distanzierung ("Social Distancing") geeignete Personenerfassung und Distanzmessung

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Publication number: DE202020102795U1
Application number: DE202020102795.6U
Authority: DE
Original assignee: Spleenlab GmbH
Current assignee: Spleenlab GmbH
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2020-07-20
Anticipated expiration: 2030-05-08

Abstract

Vorrichtung zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen („Social Distancing“) bestehend aus mindestens einem LiDAR-Scanner, der zum Sensieren des von dem LiDAR-Scanner erfassten Bereichs ausgebildet ist, mindestens einer Recheneinheit, die die mittels des LiDAR-Scanner ermittelten Messdaten analysiert und mittels eines neuronalen Netzes Personen erkennt und Abstände zwischen den Personen ermittelt, und mindestens einer Ausgabeeinheit, die mindestens eine Ausgabe-Information ausgibt.

Description

GEGENSTAND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen („Social Distancing“). Das System zur räumlichen Distanzmessung besteht aus mindestens einem LiDAR-Scanner, der zum Sensieren des von dem LiDAR-Scanner erfassten Bereichs ausgebildet ist, mindestens einer Recheneinheit, die die mittels des mindestens einem LiDAR-Scanner ermittelten Messdaten analysiert und mittels eines neuronalen Netzes Personen erkennt und Abstände zwischen den Personen ermittelt, und mindestens einer Ausgabeeinheit, die mindestens eine Ausgabe-Information ausgibt.
HINTERGRUND
Seit der COVID-19-Pandemie im Jahr 2020 ist der Begriff der räumlichen Distanzierung („Social Distancing“) zwischen Personen als Maßnahme gegen die rasante Infektionsausbreitung einer breiten Masse bekannt geworden.
Bei der Maßnahme der räumlichen Distanzierung handelt es sich um eine nichtpharmazeutische Verhaltensweise zur Infektionskontrolle, die die Ausbreitung einer ansteckenden Krankheit stoppen oder wenigstens verlangsamen soll. Hierbei geht es um die räumliche Distanzierung von möglicherweise infizierten zu nicht infizierten Personen, wodurch der Kontakt zwischen den Menschen verringert wird und damit die Gefahr einer Ansteckung, beispielsweise durch eine Tröpfcheninfektionen, abnimmt.
Die für eine Pandemiewelle typische exponentielle Ausbreitung der betreffenden Krankheit wird insgesamt durchbrochen. Die mathematische Grundlage, die zur Empfehlung räumlicher Distanzierung führt, ist die Basisreproduktionszahl R₀. Diese beschreibt, wie viele Personen ein infizierter Mensch ansteckt. Aus epidemiologischer Sicht besteht das grundlegende Ziel der räumlichen Distanzierung darin, die effektive Reproduktionszahl R_e zu verringern, welche ohne räumliche Distanzierung äquivalent zur Basisreproduktionszahl R_a bliebe. In einem Grundmodell der räumlichen Distanzierung, in dem ein Anteil / der Bevölkerung „Social Distancing“ betreibt, um ihre zwischenmenschlichen Kontakte auf einen Bruchteil α ihrer normalen Kontakte zu reduzieren, wird die neue effektive Reproduktionszahl R_e durch folgende Formel bestimmt: $R_{e} = [1 - (1 - α^{2}) f] R_{0}$
Wenn beispielsweise nur jede vierte Person (f = 25 % = 0,25) ihre sozialen Kontakten um die Hälfte (α = 50 % = 0,5) reduzierte, würde die Reproduktionsrate R₀ = 100 % auf R_e = 81 % sinken. Bei entsprechender Erhöhung des Anteils / der Bevölkerung und der weiteren Reduzierung der zwischenmenschlichen Kontakte α ließe sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Infektion deutlich verringern. So wäre allein durch Verdoppelung der Anzahl / bei gleichzeitiger Halbierung der sozialen Kontakte α eine effektive Reproduktionsrate von R_e = 2,3 % zu erzielen.
Ausgehend von dieser Grundüberlegung ist das epidemiologische Ziel der räumlichen Distanzierung, die Wahrscheinlichkeit eines Kontakts zwischen infizierten Personen und nichtinfizierten Personen deutlich zu verringern. Die räumliche Distanzierung wird vor allem durch physisches Abstandhalten zueinander betrieben.
Um ein gesellschaftliches Leben zu ermöglichen, ist die räumliche Distanz weniger durch konsequentes Vermeiden jeglicher Kontakte herzustellen als vielmehr durch eine disziplinierte Einhaltung von Mindestabstandregeln. Im Rahmen der COVID-19-Pandemie wurden im Frühjahr 2020 zum Teil stark in die Grundrechte der Menschen einschneidende Maßnahmen angeordnet, die das gewohnte gesellschaftliche Leben nahezu zum Erliegen gebracht haben. Dauerhaft kann ein solcher Lockdown jedoch sowohl unter wirtschaftlichen als auch kulturellen und gesellschaftlichen Gesichtspunkten nicht durchgehalten werden. Aus diesem Grund verlangt ein epidemiologisch verantwortliches Handeln vielmehr ein sogenanntes „Smart Distancing“, bei welchem intelligente Lösungen dafür Sorge tragen, dass der erforderliche Mindestanstand eingehalten wird, ohne der Bevölkerung dauerhaft die Zusammenkunft einer Vielzahl von Menschen vorzuenthalten.
Es sind daher im Rahmen der COVID-19-Pandemie zahlreiche Schutzmaßnahmen entwickelt worden, welche die räumliche Distanz zwischen Personen gewährleisten sollen. So sind beispielsweise in Supermärkten Hinweisschilder aufgestellt und Markierungen auf dem Boden im Wartebereich vor den Kassen angebracht worden, die für die Einhaltung von Mindestabständen sorgen sollen. Im öffentlichen Raum sind Demonstrationen zugelassen worden mit der Auflage, dass die Teilnehmerinnen und Teilnehmer die Abstandregeln einhalten.
Gleiche Auflagen sind auch für sonstige öffentliche Veranstaltungen aus dem kulturellen oder sportlichen Bereich denkbar. So könnten beispielsweise zukünftig Konzerte unter freiem Himmel abgehalten werden, wenn gewährleistet würde, dass die Besucher zu den anderen anwesenden Personen in alle Richtungen die Mindestabstandsflächen einhalten. Selbstverständlich wäre dies aus organisatorischer Sicht bereits durch entsprechende Markierungen auf dem Boden des Veranstaltungsgeländes optisch darstellbar, an welcher Stelle sich jeweils eine Person aufzuhalten hat. Derartige Markierungen alleine werden jedoch nicht ausreichend sein, dass die Mindestabstände auch tatsächlich eingehalten werden. Im Laufe einer solchen Veranstaltung ist damit zu rechnen, dass die Besucher sich nicht kontinuierlich an die Mindestabstandsregeln halten und zumindest zum Teil näher zusammen rücken.
Ein Veranstalter liefe Gefahr, dass ihm die Erlaubnis zum Durchführen einer solchen Veranstaltung von behördlicher Seite nicht erteilt oder wieder entzogen würde, wenn die Besucher der betreffenden Veranstaltung sich nicht an die Mindestabstandregeln halten. Zumindest drohten ihm empfindliche Bußgelder. Aus diesem Grund haben Veranstalter von kulturellen und sportlichen Angeboten sowie Organisatoren sonstiger öffentlicher Zusammenkünfte einer Vielzahl von Personen ein wirtschaftliches Interesse daran, dass die Einhaltung der Mindestabstandsregeln eingehalten und notfalls auch bei Verstößen beispielsweise durch die Aussprache von Hausverboten sanktioniert werden können. Darüber hinaus gibt es auch aus epidemiologischer Sicht ein gesteigertes Interesse daran, dass das Social bzw. Smart Distancing konsequent eingehalten wird, um die Ausbreitung der betreffenden Krankheitserreger zu verringern oder bestenfalls ganz zu verhindern.
STAND DER TECHNIK
Zur Kontrolle der Einhaltung der Mindestanstandsregeln sind verschiedene technische und organisatorische Maßnahmen möglich und denkbar. So könnte zum einen vermehrt Wachpersonal eingesetzt werden, welches direkt vor Ort auf der Veranstaltungsfläche die Mindestabstände durch physisches Ablaufen überprüft und bei einem Unterschreiten unmittelbar die betreffenden Personen anspricht und zur Einhaltung der Mindestabstände auffordert.
Ein Nachteil dieser Vorgehensweise ist, dass bei einer größeren Veranstaltung sehr viel Personal notwendig wäre, um das gesamte Veranstaltungsgelände kontinuierlich und zuverlässig zu kontrollieren. Darüber hinaus ist bei dieser Vorgehensweise zu befürchten, dass die Einhaltung der Mindestabstände nicht ohne weitere Hilfsmittel wie beispielsweise Zentimetermaße oder Streckenmessgeräte zuverlässig bestimmt werden könnte. Trotz genauer Nachmessung ist jedenfalls zu erwarten, dass auch die betreffenden Personen teilweise den Verstoß gegen die Einhaltung der Mindestabstandsregeln dementieren werden. Ferner werden die betreffenden Personen gegebenenfalls mit dem Wachpersonal lästige und unnötige Diskussionen über den Sinn und Zweck der Abstandregeln zu diskutieren versuchen.
Zur Einsparung von Personal wäre denkbar, das Gelände mittels Videotechnologie zu überwachen. In diesem Fall benötigte der Veranstalter oder Organisator zumindest eine Person, welche die Videoaufnahmen auf mindestens einem Monitor sichtet. Im Falle, dass die Mindestabstände möglicherweise nicht eingehalten worden sind, müsste sodann mindestens eine weitere Person zu der Personengruppe gehen, um auf die Einhaltung der Mindestabstandsregeln hinzuweisen. Hierdurch würde zwar der immense Personalaufwand entfallen, da bestenfalls nur noch zwei Personen erforderlich wären.
Allerdings verbleibt bei dieser Lösung nach wie vor der Nachteil, dass die Einhaltung der Mindestabstände händisch mit einem Messgerät beweissicher überprüft werden müsste. Bis zum Eintreffen der Wachperson könnte der mögliche Verstoß zum einen längst aufgegeben worden sein, so dass nicht mehr zuverlässig bestimmt werden kann, ob die jeweiligen Besucher sich tatsächlich nicht an die Mindestabstandsregeln gehalten haben. Des weiteren ist auch bei dieser Lösung umso mehr zu erwarten, dass die betreffende Personengruppe sich den Anordnungen der Wachperson widersetzen wird und den möglichen Verstoß zu bagatellisieren versuchten. Ferner ist auch hier gerade bei möglicherweise alkoholisierten Personen damit zu rechnen, dass Sinn und Zweck der Abstandsregeln ins lächerliche gezogen und die zuständige Wachperson in unangemessener Art und Weise konfrontiert würde.
Ein weiterer nicht zu unterschätzender Nachteil einer videobasierenden Überwachung sind die datenschutzrechtlichen Aspekte. Nach der im Geltungsbereich dieser Patentanmeldung geltenden gesetzlichen Regelungen (vgl. Art. 6 Abs. 1 S.1 lit. f DSGVO), sind die Erfassung, Verarbeitung oder Speicherung personenbezogener Daten nur zulässig, wenn sie zur Wahrung der berechtigten Interessen des Überwachenden oder Dritter erforderlich sind und die Interessen oder Grundrechte der betroffenen Personen nicht überwiegen. Folglich müssen sowohl die Interessen der für die Überwachung verantwortlichen Stelle als auch der Betroffenen (z. B. Besucher der Veranstaltung und auch Mitarbeiter des Veranstalters) sowie deren Grundrechte ermittelt und gegeneinander abgewogen werden. Ein solches berechtigtes Interesse könnte möglicherweise in der Einhaltung der Mindestabstandsflächen zum Zwecke des Infektionsschutzes gesehen werden. Allerdings befindet man sich hier in einer juristisch nicht eindeutig im Vorfeld zu beantwortenden „Grauzone“, so dass ein Veranstalter Gefahr laufen könnte, dass ihm die Videoüberwachung von behördlicher Seite untersagt würde.
Zwar könnte ein Veranstalter dieser Untersagung vorbeugen, indem er sich von den Besuchern, Mitarbeitern und sonstigen Personen, die gegebenenfalls von den Videoüberwachungskameras erfasst werden könnten, jeweils eine Einwilligung erteilen ließe. Allerdings wäre dies mit einem immensen zusätzlichen organisatorischen Aufwand verbunden.
Darüber hinaus verbleibt aus datenschutzrechtlicher Sicht bei der Videoüberwachung ferner der Nachteil, dass der Veranstalter oder Organisator als verantwortliche Stelle seinen gesetzlichen Informations- und Dokumentationspflichten nachkommen müsste.
Als wesentlich geeigneter für die Erfassung des vollständigen Umfelds mit gleichzeitiger Abstandsmessung erweisen sich LiDAR-Scanner. Unter dem Begriff LiDAR (Light Detection and Ranging) sind optische Scanner bekannt, welche mittels Lichtlaufzeit Abstandsinformationen gewinnen. Insbesondere vorteilhaft bei dem Einsatz von LiDAR-Scannern ist, dass diese auch bei geminderten Sichtverhältnissen einsetzbar sind. LiDAR-Scanner liefern ein starkes Signal und erlauben die Erfassung mehrerer Objekte, die hintereinander stehen. So kann beispielsweise durch Vegetation oder Nebel hindurch gemessen werden. Die Messraten liegen im Kilohertz- und die Distanzauflösung im Zentimeterbereich. Die Reichweite beträgt bis zu mehreren hundert Meter. Durch hunderttausende Einzelmessungen pro Sekunde wird ein exaktes 3D-Bild der Umgebung erzeugt, wodurch derartige LiDAR-Sensoren detaillierte Daten zur Objekterkennung und -bewegung sowie der Abstandsmessungen liefern.
Derartige Laserscanner werden häufig eingesetzt, um Abstände oder Entfernungen in einem Überwachungsbereich zu bestimmen. Ein von einem Laser erzeugter Lichtstrahl überstreicht mit Hilfe einer Ablenkeinheit periodisch einen Überwachungsbereich. Das Licht wird an Objekten in dem Überwachungsbereich remittiert und in dem Scanner ausgewertet. Aus der Winkelstellung der Ablenkeinheit wird auf die Winkellage und aus der Lichtlaufzeit unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit zusätzlich auf die Entfernung des Objektes von dem Laserscanner geschlossen. Bei pulsbasierten Verfahren, wie sie in der Sicherheitstechnik bevorzugt eingesetzt werden, misst der Laserscanner die Laufzeit, bis ein ausgesandter Lichtpuls wieder empfangen wird. Ein solcher entfernungsmessender Laserscanner im Impulsverfahren wird beispielsweise in DE 10 2009 057 104 A1 beschrieben.
Die Einsatzbereiche derartiger LiDAR-Scanner sind vielfältig. LiDAR-Technologie ersetzt immer häufiger das Radar als Messinstrument bei mobilen Geschwindigkeitskontrollen. Darüber hinaus kommen LiDAR-Systeme in der Robotik zur Objekterkennung und Umgebungserfassung zum Einsatz. Vor allem im Bereich des autonomen Fahrens und anderer voll- oder teilautonomer Systeme sind LiDAR-Sensoren mittlerweile stark verbreitet. Darüber hinaus werden LiDAR-Systeme auch im sogenannten Bereich der „Safety & Security“, also der Unfallvermeidung und der Kriminalprävention eingesetzt.
Ein LiDAR-basierendes System zur Erfassung und Erkennung von Personen bzw. Personengruppen sowie den zwischen den Personen gehaltenen Abständen zur Infektionsprävention („Social Distancing“) ist jedoch bislang unbekannt.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effektive und schnell einsetzbare technische Lösung für die Erfassung von Personenansammlungen und Verhinderung von Neuinfektionen, welche durch die Unterschreitung von epidemiologisch notwendiger Mindestabständen zwischen einzelnen Personen möglich sind, zu erreichen.
LÖSUNG
Diese Aufgabe ist nach dem Schutzanspruch 1 durch eine Vorrichtung zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen („Social Distancing“) gelöst. Das System zur räumlichen Distanzmessung besteht aus mindestens einem LiDAR-Scanner, der zum Sensieren des von dem LiDAR-Scanner erfassten Bereichs ausgebildet ist, mindestens einer Recheneinheit, die die mittels des mindestens einem LiDAR-Scanner ermittelten Messdaten analysiert und mittels eines neuronalen Netzes Personen erkennt und Abstände zwischen den Personen ermittelt, und mindestens einer Ausgabeeinheit, die mindestens eine Ausgabe-Information ausgibt.
Das System zur räumlichen Distanzmessung zeichnet sich dadurch aus, dass es aus einem LiDAR-Scanner, einer Recheneinheit und einer Ausgabeeinheit zusammen gesetzt ist. Die Komponenten weisen idealerweise aber nicht zwingend folgende Merkmale auf:
Bei dem LiDAR-Scanner handelt es sich möglichst um ein Messgerät, welches in der Lage ist, seine Umgebung im Umkreis von bis zu 360° zu erfassen. Hierbei sind radiale Reichweiten von über 100 m denkbar, so dass der LiDAR-Scanner eine nahezu kreisförmige Bereichsumgebung mit einem Durchmesser von mehr als 200 m überstreichen kann. Der LiDAR-Scanner ist für die dreidimensionale Erfassung seiner Umgebung ausgestaltet.
Die dreidimensionale, detaillierte Erfassung seiner Umgebung erzielt der LiDAR-Scanner durch eine Erhebung der Daten mittels einer 3D-Punktwolke, bei der mehr als 300.000 Messpunkte pro Sekunde gesetzt werden. Durch diese Art der Datenerfassung erzielt man eine nahezu vollständige und nahezu lückenlose Aufnahme der zu erfassenden Umgebung. Diese Art der Visualisierung ist insbesondere bei komplexen Arealen und Objekten sinnvoll, da selbst kleinste und versteckt liegende Objekte mit hoher Genauigkeit erfasst und visualisiert werden.
Je nach Größe und Gestaltung des zu überwachenden Geländes kann der LiDAR-Scanner fest auf einem Masten, einem Gebäude oder einem anderen in die Höhe ragenden Objekt montiert sein. Diese Variante eignet sich insbesondere für überschaubare Flächen, die permanent überwacht werden sollen, wie beispielsweise städtische Plätze.
Bei einer anderen Ausgestaltungen der Erfindung ist der LiDAR-Scanner auf einem Fluggerät montiert, um eine weitläufige Umgebung erfassen zu können. Zu denken wäre hierbei beispielsweise an einen Stadtpark oder ein Ausstellungsgelände , dessen Bereiche nicht mit einem oder mehreren stationären LiDAR-Scanner erfasst werden. Bei dem Fluggerät kann es sich beispielsweise um eine fernsteuerbare Drohne handeln. Bei einer weiteren Alternative der Erfindung ist eine solche Drohne als autonomes Fluggerät ausgestaltet.
Bei einer weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist der LiDAR-Scanner auf einem Fahrzeug montiert, um langgestreckte Erfassungsräume zu überwachen. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein gewöhnliches Kraftfahrzeug, wie beispielsweise ein Motorrad handeln. Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein autonom fahrendes Objekt. Als Einsatzgebiete für auf einem Fahrzeug montierte LiDAR-Scanner sind beispielsweise über lange Strecken laufende Festumzüge oder Marathonläufe denkbar, an deren Verlaufsrändern sich üblicherweise Menschenansammlungen bilden.
Bei der Recheneinheit der Vorrichtung zur räumlichen Distanzmessung handelt es sich regelmäßig um ein System-on-a-Chip (SoC). Ein solches ermöglicht die Unterbringung aller Funktionen eines Systems auf nur einem Chip, was vor allem bei mobilen Anwendungen wie beispielsweise auf einer Drohne erforderlich ist. Solche Chips zeichnen sich durch eine hohe Leistung auf kleinstem Raum aus, welche für die schnelle Auswertung der mittels des LiDAR-Scanners umfangreichen Datenpakete erforderlich ist.
Die Recheneinheit beinhaltet üblicherweise ein künstliches neuronales Netz. Ein solches ermöglicht dem System, die großen Mengen an vom LiDAR-Scanner erfassten Daten besonders effizient auszuwerten und Muster in ihnen zu finden. Hierdurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lage, stehende, anderweitig sich nicht bewegende oder sich bewegende Menschen zu erkennen und von anderen Objekten zu unterscheiden. Diese Differenzierung ist relevant, damit das System ausschließlich diejenigen Abstände bestimmt und auswertet, welche zwischen mindestens zwei Personen gehalten werden. Für die epidemiologische Zielsetzung ist es unerlässlich, dass die Abstände zwischen zwei dinglichen Objekten oder einem dinglichen Objekt und einem Menschen nicht berücksichtigt und analysiert werden.
Neben weiterer möglicher Parameter ist der Recheneinheit der zwischen den Personen einzuhaltende Mindestabstand als Operator einzugeben. Im Rahmen der COVID-19-Pandemie wurde aus epidemiologischer Sicht ein Mindestabstand von 1,5 m - 2,0 m gefordert. Je nach Krankheitserreger, dessen Übertragungsweg und potentielle Ansteckungsgefährlichkeit sind andere einzuhaltende Mindestabstände denkbar. Diese Mindestabstände ergeben sich regelmäßig aus Empfehlungen von virologischen Instituten oder auf Basis von verwaltungsrechtlichen Vorschriften.
Die Recheneinheit bestimmt anhand der eingegeben und ermittelten Daten den genauen Ort und die Anzahl der Personen, die sich in dem überwachten Bereich aufhalten. Ferner überprüft die Recheneinheit die zwischen den jeweils erkannten Personen gehaltenen Abstände. Hierbei ist eine Messgenauigkeit im Zentimeter-Bereich zu erwarten. Diese ermittelten Abstände werden sodann mit dem als Operator eingegebenen Mindestabstand verglichen.
Falls der Abgleich von den ermittelten Abständen der Personen zueinander und dem als Operator eingegebenen Mindestabstand zu dem Ergebnis kommt, dass mindestens ein Abstand von Personen zueinander den als Operator eingegangenen Mindestabstand unterschreitet, wird der Nutzer der Vorrichtung zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen von einer Ausgabeeinheit über das Unterschreiten des Mindestabstands informiert. Ein derartiges Unterschreiten des Mindestabstands zwischen mindestens zwei Personen wird im weiteren auch als „Vorfall“ bezeichnet.
Vorzugswürdig ist eine Ausgabeeinheit, beispielsweise ein Computer-Monitor, mit welchem ein vom LiDAR-Scanner erzeugtes Umgebungsbild, die erkannten Personen und die zwischen den Personen ermittelten Abstände in Zentimeter (cm) angezeigt werden. Des weiteren markiert die Ausgabeeinheit die Personen, bei denen der eingegebene Mindestabstand unterschritten worden ist. Je nach Größe des überwachten Geländes ist es vorteilhaft, die Position der Personen, zwischen denen der Mindestabstand nicht eingehalten worden ist, mit anzuzeigen. Durch die Anzeige des Unterschreitens von Mindestabständen und den damit einhergehenden Daten zu Ort und genauen Aufenthalt der Personen wird eingesetztes Wachpersonal in die Lage versetzt, die betreffenden Personen aufzusuchen und für die Einhaltung der Mindestabstände zu sorgen oder andere Maßnahmen, wie beispielsweise den betreffenden Personen des Veranstaltungsplatzes zu verweisen, zu ergreifen.
Des weiteren ist es vorteilhaft, die Ausgabeeinheit um eine Speichermöglichkeit zu erweitern, um die ermittelten Daten zu Beweiszwecke zumindest für einen angemessenen Zeitraum zu speichern. Hierbei kann mittels eines Ringspeichers das permanente Überschreiten von Daten realisiert werden, um die Datenmenge nicht unnötig groß werden zu lassen. Lediglich im Falle, dass ein Unterschreiten des Mindestabstands vom System für einen nicht unerheblichen, vorher bestimmbaren Zeitraum erkannt wird, speicherte die Speichereinheit die betreffenden Daten auf einem zusätzlichen Datenträger, der nicht automatisch überschrieben wird.
Zweckmäßigerweise sind die einzelnen Elemente des Systems zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen nicht in einer Hardwareeinheit zusammengefasst. Je nach Anforderungen an das überwachenden Gelände oder sonstigen Gegebenheiten ist die Ausgabeeinheit nicht mit der übrigen Vorrichtung fixiert. So können die von der Recheneinheit ermittelten Daten auch drahtgebunden oder drahtlos an die Ausgabeeinheit, die beispielsweise im Büro des Veranstalters oder des Wachpersonals untergebracht ist, übermittelt werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Daten zu einem Vorfall drahtlos auf ein mobiles Endgerät eines Nutzers, beispielsweise einer Wachperson übertragen werden. Der Nutzer wird hierdurch in die Lage versetzt, sich auf dem Veranstaltungsgelände oder dem sonstigen zu überwachenden Gelände aufzuhalten bzw. frei bewegen, ohne dass er von einem (weiteren) Unterschreiten des Mindestabstands zwischen mindestens zwei Personen nicht informiert würde. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, einer einzelnen Wachperson die Einhaltung der Mindestabstände für einen bestimmten Bereich zu übertragen, da die Wachperson zügig von einem Ort eines Vorfalls zu einem nächsten gelangen kann.
Vorzugsweise informiert die Ausgabeeinheit über einen Vorfall durch ein akustisches Signal. Der Veranstalter oder das Wachpersonal werden so in die Lage versetzt, Kenntnis von einem Vorfall zu nehmen, ohne permanent die Ausgabeeinheit wie den Monitor zu beobachten.
Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass die Ausgabeeinheit mittels eines optischen Signals über einen Vorfall informiert. Je nach Art der Veranstaltung oder der örtlichen Gegebenheiten könnte ein akustisches Signal störend wirken, weshalb ein optisches Zeichen, beispielsweise in Form einer Signalleuchte, zweckmäßiger ist.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erläutert.

1 zeigt eine Einheit zur laserbasierten Messung von Abständen.
In 2 ist der Messbereich eines LiDAR-Scanners als Seitenansicht und als Draufsicht dargestellt.
3 zeigt eine Verarbeitung von Rohdaten in Daten der Personenerkennung und Distanzmessung.
4 zeigt eine Ausführung der Messung mit dem Ablauf einer Datenerhebung, Auswertung und Ausgabe.

FIGURENBESCHREIBUNG
In der 1 ist eine Einheit zur laserbasierten Messung 1 dargestellt. Diese besteht aus einem LiDAR-Scanner 2 und einer Recheneinheit in Form eines System-on-a-Chip (SoC) 3. Die Vorrichtung kann auf einem Mast oder einer Stange 4 fixiert sein. In einer anderen Ausgestaltung ist die Einheit zur laserbasierten Messung 1 auf einem Fluggerät (Drohne) 5 oder einem Kraftfahrzeug 6 montiert.
Die 2 zeigt die Einheit zur laserbasierten Messung 1 mit dem aufgesetzten LiDAR-Scanner 2. In der Seitenansicht erkennt man den Messbereich des LiDAR-Scanners 2, der hier mit einer Reichweite 7 von 100 m und einem vertikalen Blickfeld 8 von 45° angegeben ist. In der Draufsicht des Messbereichs ist das horizontale Blickfeld 8 von 360° zu erkennen. In seiner Gesamtheit kommt der LiDAR-Scanner 2 so auf einen Rundum-Erfassungsbereich mit einem Durchmesser von 200 m. Je nach angebrachter Höhe des LiDAR-Scanners 2 ist ein toter Winkel des Erfassungsbereichs nur im unmittelbaren Umfeld des LiDAR-Scanners 2 zu finden.
In 3 ist aus der Vogelperspektive zu erkennen, wie die Einheit zur laserbasierten Messung 1 in einem Messbereich mit einer Reichweite 200 m eine Vielzahl von Messpunkte 9 setzt, welche als Rohdaten bezeichnet sind. Mittels einer Künstlichen Intelligenz (Kl) 10 werden in den Messpunkten Personen 11 erkannt. Die einzelnen Distanzen 12 zwischen den Personen werden zentimetergenau bestimmt. Die Ausgabeeinheit 13 mit einer Assistenzfunktion schlägt bei kritischer Unterschreitung der Distanz Alarm.
In 4 ist dargestellt, wie bei der Datenerhebung mehr als 300.000 Messpunkte 9 pro Sekunde gesetzt werden. In der Recheneinheit, welches als System-on-a-Chip (SoC) 3 ausgebildet ist, werden mittels der Künstlichen Intelligenz (Kl) 10 in Form eines neuronalen Netzes 14 die Rohdaten aus der Datenerhebung ausgewertet. Im nächsten Verfahrensschritt werden in der Ausgabeeinheit 13 die vom neuronalen Netz 14 erkannten Personen 11 dargestellt und die Distanzen 12 zwischen den Personen 11 mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich offenbart.
Bezugszeichenliste

1: Einheit zur laserbasierten Messung
2: LiDAR-Scanner
3: System-on-a-Chip (SoC)
4: Stange
5: Fluggerät (Drohne)
6: Kraftfahrzeug
7: Reichweite
8: Blickfeld
9: Messpunkte
10: Künstliche Intelligenz (Kl)
11: Person
12: Distanz
13: Ausgabeeinheit
14: neuronales Netz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009057104 A1 [0019]

Claims

Vorrichtung zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen („Social Distancing“) bestehend aus mindestens einem LiDAR-Scanner, der zum Sensieren des von dem LiDAR-Scanner erfassten Bereichs ausgebildet ist, mindestens einer Recheneinheit, die die mittels des LiDAR-Scanner ermittelten Messdaten analysiert und mittels eines neuronalen Netzes Personen erkennt und Abstände zwischen den Personen ermittelt, und mindestens einer Ausgabeeinheit, die mindestens eine Ausgabe-Information ausgibt.
Vorrichtung zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein LiDAR-Scanner an einem Fluggerät montiert ist.
Vorrichtung zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrgerät autonom fliegend ist.
Vorrichtung zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein LiDAR-Scanner an einem Fahrzeug montiert ist.
Vorrichtung zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug autonom fahrend ist.
Vorrichtung zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinheit ein akustisches Signal ausgibt.
Vorrichtung zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausgabeeinheit ein optisches Signal ausgibt.
Vorrichtung zur laserbasierten Messung von Abständen zwischen Personen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausgabeeinheit eine Benachrichtigung auf ein mobiles Endgerät sendet.