Handyortung in Gefängnissen

Mobiltelefone sind in Gefängnissen ein grosses sicherheitstechnisches Problem. Wir entwickelten daher ein System, welches das gesamte Gebäude rund um die Uhr überwacht und Mobilfunkgeräte zellengenau ortet.

Steckbrief

  • Departement Technik und Informatik
  • Forschungsschwerpunkt Indoor-Lokalisierung von Mobilfunk-Geräten
  • Forschungsfeld Digitale Signalverarbeitung, maschinelles lernen, Indoor-Lokalisation
  • Förderorganisation Innosuisse
    Inventus Bern Stiftung
  • Laufzeit (geplant) 01.01.2012 - 31.12.2022
  • Projektverantwortung Dr. Rolf Vetter
  • Projektleitung Armin Schmidt
  • Projektmitarbeitende Armin Schmidt
    Björn Grossniklaus
  • Mitwirkende Projektpartner Wirtschaft SymLab GmbH
    Comlab AG
  • Schlüsselwörter Indoor-Lokalisation, Mobilfunk, Signalverarbeitung, Sicherheit

Ausgangslage

Der illegale Gebrauch von Mobiltelefonen in Gefängnissen kam durch verschiedene Vorkommnisse in den letzten Jahren immer wieder in die Schlagzeilen und ist sicherheitstechnisch ein grosses Problem. Dessen Unterbindung ist bis anhin aber nicht zufriedenstellend gelöst worden. Häftlinge haben mit der heutigen Kommunikationstechnologie die Möglichkeit, unbemerkt mit der Aussenwelt in Kontakt zu treten, was ihnen unter Umständen bei der Planung einer Flucht, bei der Beseitigung von Beweismaterial bis hin zur Koordinierung von weiteren Straftaten behilflich sein kann. Periodische Zellen- sowie Häftlingsdurchsuchungen durch das Gefängnispersonal sind einerseits sehr zeitintensiv und decken andererseits nicht alle versteckten Mobiltelefone auf.

 Wir haben uns diesem Problem angenommen und ein System mit folgenden Schwerpunkten entwickelt:

  • Autonome und kostengünstige Lokalisierung von Mobiltelefonen
  • Optimierung der Sicherheit in Gefängnissen
  • Verhinderung der Kontaktaufnahme von Häftlingen zur Aussenwelt

Ziele

Das Ziel dieses Projektes ist ein einsatzfähiges System für Gefängnisse zur automatischen Lokalisierung von Mobiltelefonen von Häftlingen. Es soll alle gängigen Mobilfunk-Standards (2G, 3G, 4G) unterstützen und leicht auf neue Standards (5G) erweiterbar sein. Die Lösung soll kostengünstig sein, ohne grössere bauliche Massnahmen einfach installiert werden können und vandalensicher sein.

Vorgehen

Unser Lokalisierungssystem überwacht mit mehreren festinstallierten Antennen den gewünschten Gebäudeteil kontinuierlich auf elektromagnetische Signale von Mobiltelefonen. Um Vandalismus zu verhindern, werden die Antennen an Standorten installiert, welche für Häftlinge nicht zugänglich sind. Die empfangenen Signalleistungen der Antennen werden dann kontinuierlich in einer zentralen Einheit verarbeitet und ausgewertet.

Aufgrund der elektromagnetischen Topologie eines Gebäudes unterscheiden sich die empfangenen Signalleistungen, abhängig von der Position des Mobiltelefons im Gebäude. Somit kann jeder Position im Gebäude ein sogenannter elektromagnetischer Fingerabdruck zugeordnet werden.

Um diese Eigenschaft für die Lokalisierung auszunutzen, ist eine vorgängige einmalige Lernphase nötig. Dabei werden an verschiedenen Orten im Gebäude (z.B. in jeder Zelle) Referenzfingerabdrücke aufgenommen, welche dazu dienen, dem Lokalisierungsalgorithmus die Gebäudetopologie zu lehren. Im anschliessenden Normalbetrieb wird ein illegal benutztes Mobiltelefon durch den Vergleich der kontinuierlich empfangenen Fingerabdrücke mit den vorgängig aufgenommenen Referenzfingerabdrücken lokalisiert.

Lösung

Das jetzige System ist in der Lage, aktive Mobiltelefone aller aktuellen Mobiltelefon-Standards auf allen Frequenzen zu detektieren und zu lokalisieren. Die Entwicklung und Validierung erfolgte in Zusammenarbeit mit der Justizvollzugsanstalt Bellechasse (FR), welche uns ein gesamtes Gefängnisgebäude im vollen Betrieb mit rund 100 Gefängniszellen und Wirtschaftsräumen zur Verfügung stellte. Mittels zehn Antennen konnte im Gebäudevolumen von 15’360m3 das Testmobiltelefon über vier Stockwerke hinweg in 90% der Fälle mit einer mittleren Abweichung von einer Zellen-Grösse lokalisiert werden.

Die Lokalisierungen werden in der Sicherheitszentrale des Gefängnisses auf einem Grundrissplan für jedes einzelne Stockwerk angezeigt. Die kontinuierliche Überwachung des Gebäudes erlaubt es zudem den Gefängniswärtern bestimmte zeitliche Muster beim illegalen Benützen der Mobiltelefone zu erkennen und die Zellendurchsuchungen gezielt zu planen.