Obwody wizyjne bzygowatych – owdów z rzędu muchówek – radykalnie zwiększają wykrywanie dronów na duże odległości.
Owady z rodziny bzygowatych wykrywają i śledzą swoje ofiary w warunkach słabego oświetlenia, wykorzystując obwody wzmacniające sygnał w swoich systemach wizualnych. Naukowcy odkryli, że te systemy zapewniają równie imponujące wyniki w przypadku danych dźwiękowych i mogą być wykorzystywane do zastosowań technicznych.
Drony klasy konsumenckiej mogą być irytująco brzęczące, gdy znajdują się w pobliżu, ale wykrywanie ich na odległość stanowiło wyzwanie – zwłaszcza biorąc pod uwagę ich potencjał jako broni lub narzędzi inwigilacyjnych, a także ich zdolność do wyłączania helikopterów i lotów komercyjnych.
Nowe badania z Flinders University i University of South Australia dokonały imponującego skoku w wykrywaniu dronów na duże odległości, wykorzystując algorytmy przetwarzania sygnału inspirowane zdolnością bzygowatych do dostrzegania celów w bardzo słabym oświetleniu.
W rzeczywistości owady te nieustannie pracują nad wyłapywaniem użytecznych informacji wizualnych z mnóstwa mylącego szumu, w wyniku czego wyewoluowały systemy fotoreceptorów, które są niezwykle skuteczne w przyjmowaniu złożonego, zagraconego i hałaśliwego strumienia informacji oraz znacznie poprawiają stosunek sygnału do szumu, aby wyciągąć przydatne informacje.
Zespół Flinders postanowił przetestować, czy tego rodzaju obwody fotoreceptorów mogą zrobić to samo z dźwiękiem, biorąc zestaw mikrofonów i analizując dźwięk otoczenia ze szczególnym naciskiem na wzmacnianie i wykrywanie dźwięku dronów w locie.
Zbudowali zestaw testowy mikrofonów i podłączyli je do procesora „biologicznie inspirowanego widzenia” (BIV), zaprojektowanego do naśladowania ścieżek neuronowych układu wzrokowego owada. Traktując przebiegi dźwiękowe jako dwuwymiarowe obrazy „spektrogramu”, przepuszczali informacje przez kilka etapów przetwarzania, w tym redukcję zakresu dynamicznego, filtrowanie adaptacyjne, dolnoprzepustowe sprzężenie zwrotne dzielące „DeVries-Rose”, wykładniczy niski poziom „Webera”.
Zespół przetestował również mniejsze maszyny, takie jak DJI Mavic Air
Wyniki były bardzo imponujące. W porównaniu z tradycyjnymi szerokopasmowymi/wąskopasmowymi systemami wykrywania dronów, system BIV był w stanie wykryć drony z odległości od 30 do 49 procent. W testach użyto dronów tak dużych jak Matrice 600 firmy DJI i tak małych jak Mavic Air, a system był w stanie wykryć je w odległości 3-4 kilometrów (1,8-2,5 mil) na otwartym terenie i uzyskać dokładniejsze szacunki parametry lotu i trajektorie lotu.
„Zdolność Hoverfly do śledzenia zdobyczy… Ich wczesny system wizyjny jest bardzo dopracowanym systemem do identyfikacji ruchu” – powiedział Anthony Finn, profesor systemów autonomicznych w UniSA. „To pozwala nam znacznie zwiększyć wykrywalność sygnatur”.
Wiele projektów analizuje tego rodzaju system w celu wzmocnienia sygnału słabego światła do możliwości szumowych systemów kamer, ale Finn twierdzi, że po raz pierwszy zastosowano system biowizyjny z danymi akustycznymi. Chociaż imponujące jest to, jak bardzo zwiększa to zakres systemów wykrywania dronów, bardzo interesujące będzie również zobaczenie, jakie inne aplikacje audio mogą skorzystać z tego rodzaju przetwarzania w miarę postępu badań.
Artykuł jest ogólnodostępny w The Journal of the Acoustical Society of America.
➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!
źródło: Uniwersytet Australii Południowej
Od 2005 roku zajmuję się komunikacją internetową i e-marketingiem, jestem pasjonatem urządzeń mobilnych oraz nowych technologii – i nie waham się ich używać.