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Sensoren in mobilen Endgeräten

Die heutigen mobilen Endgeräte verfügen über eine Vielzahl von Sensoren, welche viele neue Möglichkeiten mit dem Umgang dieses Gerätes bieten. Sensoren werden verwendet für die Steuerung von Programmen, Spielen sowie zusätzlichen Funktionen. Doch nicht nur Vorteile bieten die Sensoren. Durch die stetige Anwendung werden Daten erfasst, welche Rückschlüsse und Informationen über den Nutzer des Endgeräts geben können. Dass dies sogar dazu führen kann, dass aus einem Bewegungssensor ein Spionageabhörgerät werden kann zeigen neuste Forschungen. Einen Überblick welche Sensoren in einem Smartphone verbaut sein können, zeigt die folgende Grafik. Eine Auswahl von Sensoren wird nachfolgend beschrieben.

Sensoren-Überblick Samsung Galaxy S4

Grafik1: Überblick Sensoren bei Smartphone Samsung Galaxy S4; detaillierter Informationen über die Sensoren hier.

Bewegungssensoren

Die Bewegungssensoren gehören zu den zentralen Sensoren in einem mobilen Endgerät, welche die Handhabung mit dem Gerät vereinfachen. Sie bestehen aus einer Vielzahl von Beschleunigungssensoren, welche die „Lage“ des Geräts bestimmt. Über drei Achsen (x-, y-, z-Achse) können die Richtungen wie oben-unten, links-rechts sowie schräge Bewegungen erfasst werden. Dadurch ist es möglich den Sensor für die Verwendung von Spielen, Navigation (auch ohne GPS-Signal), sowie zur Anpassung des Displays bei Veränderung zu verwenden.(Q1) Auch im Fitnessbereich kommen diese Sensoren zum Einsatz.

Ebenso zu den Bewegungssensoren gehört der Gyroskop (Kreiselsensor, Rotationssensor) welcher insgesamt sechs Sensoren hat und somit auch sechs Achsen besitzt (3-Achsen der Beschleunigungssensoren + 3 weitere Achsen). Mit dem Gyroskop können Rotationsbewegungen ausgeführt werden, wodurch das Gerät sich auch um die eigene Achse drehen kann. Dieser Sensor wird neben der Lagebestimmung, für Spielen aber auch für die Bildstabilisierung von Fotos und Videos eingesetzt.(Q2)
Dass diese Sensoren-Technik weitaus mehr kann als nur Bewegungen zu registrieren, bewies ein Forschungsteam der Standford University in Zusammenarbeit mit einem israelischen Rüstungshersteller. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass über das Gyroskop Umgebungsgeräusche erfasst werden können und damit auch (vertrauliche) Gespräche. Somit kann aus einem Sensor ein Abhörgerät werden, welches i.d.R. nicht leicht zu erkennen ist.(Q3)

Weitere Sensoren in einem mobilen Endgerät sind beispielsweise der Fallsensor bzw. Sturzsensor und Höhensensor (Q4), GPS, Touchscreen, Kamera, WLAN, Bluetooth.(Q5)

Neuere Entwicklungen

Die Sensoren-Technologie wird derzeit laufend in einigen Bereichen weiterentwickelt. Dabei wird auch auf aktuelle Trends eingegangen.

Besonders im Fitness- und Gesundheitsbereich werden derzeit neue Sensoren entwickelt. Beispielsweise hat Samsung bei dem Smartphone Galaxy S5 einen Herzfrequenz-Sensor integriert. Um die Herzfrequenzen zu messen wird der Finger auf den Sensor der Kamera gelegt. Mithilfe des integrierten Puls-Sensors wird gemessen wie oft das Blut in den Finger hinein und wieder heraus fließt. Anhand dieser Werte wird der Pulsschlag und damit die Herzfrequenz pro Minute errechnet und angezeigt. Die Ergebnisse können anschließend gespeichert und für Vergleiche verwendet werden.(Q6)

Eine weitere neue Entwicklung ist der sogenannte Fingerabdrucksensor. Mit diesem Sensor soll es möglich sein den Zugriff auf das System sicher zumachen. Insbesondere soll durch den Sensor auch ein sicheres mobiles Bezahlen möglich sein. Im System kann jeder Nutzer eine bestimmte Anzahl an Abdrücken hinterlegen und diesen bestimmten Funktionen zu ordnen, beispielsweise dem Entsperren.(Q6)
Problematisch ist auch hier die Sicherheit des Sensors. Laut Medienberichten zu Folge wurden diese Sensoren der beiden Marktführer, Samsung und Apple, bereits gehackt. Grund sei es, dass die Sensoren nicht erkennen können ob es sich um einen echten oder künstlichen Fingerabdruck handelt. Das bedeutet, sobald eine Kopie des Fingerabdrucks vorhanden ist, kann das System verwendet werden.(Q7) Als Nachfolger dieser Technologie wird der Venensensor angesehen. Dieses Verfahren soll sicherer sein, da die Venenstruktur als einzigartiges Merkmal ist, welches nicht so leicht wie ein Fingerabdruck zu beschaffen ist.(Q8)

Eine zukünftige Entwicklung ist beispielsweise der Sensor für die Feinstaub-Messung. Dabei sollen die Nutzer über ihre Smartphones die Feinstaubbelastung in ihrer Umgebung messen und gemeinsam mit anderen Nutzern eine Belastungskarte erstellen. Ziel soll es sein, in Echtzeit angezeigt anzeigen zu können, wie hoch die Feinstaubkonzentration in der jeweiligen Region ist.(Q9)
Desweiteren wird an der Entwicklung von kleinen Sensoren gearbeitet, die bestimmte Chemikalien erkennen und auf dem Smartphone anzeigen. Laut Angaben des FEP-Instituts können mit dem Chemiesensor beispielsweise Sprengstoffe erkannt oder der Blutzuckerspiegel bei Diabetiker gemessen werden. Doch auch zum Einkauf von Lebensmittel soll sich dieser Sensor eignen, hier soll insbesondere die Qualität von Obst geprüft werden können. (vgl.Q10)

Auch im Bereich Internet der Dinge werden eine Vielzahl von Sensoren eingesetzt. Beispielsweise im Wearable Bereich durch Datenbrillen oder Smart Watches.(Q11) Ein weiterer Trend könnten sogenannte Überwachungspuppe mother. (Grafik 2) sein, welche über Sensoren Bewegungen, Temperaturen und andere Tätigkeiten überwachen können. Diese lassen sich an die verschiedensten Objekte anbringen. Wird beispielsweise ein Sensor auf ein Kopfkissen gelegt kann das Schlafverhalten analysiert werden. Ein Sensor auf der Trinkflasche gibt Auskunft darüber, ob man genügend getrunken hat.(Q12) Eine weitere eher skurrile Neuheit sind Sensoren zum Schlucken. Derzeit wird an der Entwicklung von intelligenten Tabletten gearbeitet, damit Ärzte die Möglichkeit haben zu Kontrollieren ob die Patienten ihre Tablette richtig einnehmen. Die Tabletten sind mit einem Sensor ausgestattet, der nach der Einnahme Informationen an einen Empfänger sendet. Der Sensor wird anschließend wie normale Tabletten auch verdaut.(Q13)

Dieser Überblick zeigt wie umfangreich das Themengebiet um die Sensoren ist. Insbesondere da sich laufend neue (Geschäfts-)Felder ergeben wird auch laufend weiterentwickelt. Bei der Vielzahl an Sensoren ist es oft nicht leicht festzustellen, über welche Sensoren das eigene Smartphone verfügt. Um dies herauszufinden gibt es zahlreiche Apps. Als Beispiel wäre hier für Android die App Sensor Box (Q14) oder für iOS die App Sensor Monitor (Q15) anzuführen. Spannend wird es sein welche weiteren Sensoren es in Zukunft geben wird.

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Q1 http://www.handy-deutschland.de/lexikon/beschleunigungssensor.html (aufgerufen am 28.10.2014)
Q2 Schuhmacher, Hartmut. (27.04.2014). Wahre Sensibelchen: ein Überblick über wirklich alle Handy-Sensoren – auch über kaum bekannte. http://www.androidmag.de/report/ein-wahres-sensibelchen-handy-sensoren/ (aufgerufen am 28.10.2014)
Q3 Przemyslaw Szymanski, 19.08.2014: Smartphones: Lauschangriff über Bewegungssensoren möglich. http://www.computerbild.de/artikel/cb-News-Handy-Smartphones-Sicherheitsluecke-Gyroskop-10710116.html (aufgerufen am 28.10.2014)
Q4 http://www.inside-handy.de/lexikon/sensoren (aufgerufen am 28.10.2014)
Q5 Biermann, Kai. (28.05.2014). Mächtige Sensoren. http://www.zeit.de/digital/mobil/2014-05/smartphone-sensoren-iphone-samsung S. 1-2 ((aufgerufen am 28.10.2014)
Q6 http://global.samsungtomorrow.com/?p=36031 (aufgerufen am 28.10.2014)
Q7 Nusser, Daniel. (22.09.2014) Fingerabdrucksensor im iPhone 6 bereits geknackt. http://www.focus.de/digital/handy/keine-nachbesserungen-fingerabdrucksensor-im-iphone-6-bereits-geknackt_id_4150976.html (aufgerufen am 27.10.2014)
Q8 Ungerer, Bert. (10.03.2014). Venenerkennung für mobile Geräte. http://www.heise.de/newsticker/meldung/Venenerkennung-fuer-mobile-Geraete-2139592.html (aufgerufen am 28.10.2014)
Q9 Feinstaub-Belastung per Smartphone messen http://www.kit.edu/kit/pi_2014_15176.php (aufgerufen am 27.10.2014)
Q10 Schwan, Ben. (08.01.2014). Mini-Spektrometer fürs Handy http://www.heise.de/tr/artikel/Mini-Spektrometer-fuers-Handy-2059100.html (aufgerufen am 27.10.2014)
Q11 Reischl, Gerald. (26.09.2014). Kameras und Sensoren im Körper. http://futurezone.at/digital-life/kameras-und-sensoren-im-koerper/87.193.433 (aufgerufen am 28.10.2014)
Q12 Reischl. Gerald. (08.01.2014). Internet der Dinge - Mutter weiß dank Kekse alles. http://futurezone.at/digital-life/internet-der-dinge-mutter-weiss-dank-keksen-alles/44.536.292 (aufgerufen am 28.10.2014)
Q13 Sensoren zum Schlucken – Die intelligente Tablette http://www.pz-news.de/video/news-videos_ckvideo,-Sensoren-zum-Schlucken-Die-intelligente-Tablette-_ckvid,14736.html (aufgerufen am 28.10.2014)
Q14 https://play.google.com/store/apps/details?id=imoblife.androidsensorbox&hl=de aufgerufen am 26.10.2014
Q15 https://itunes.apple.com/de/app/sensor-monitor/id381075251?mt=8 aufgerufen am 26.10.2014

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