Vizuální systémy Reverse-Engineer Hoverflies pro detekci dronů

Tým výzkumníků z University of South Australia provedl reverzní inženýrství vizuálních systémů vznášedel, aby detekoval drony na vzdálenost téměř čtyř kilometrů. Odborníci na autonomní systémy na univerzitě pracovali spolu s dalšími na Flinders University a obranné společnosti Midspar Systems. 

O 50 % lepší detekce

Zkoušky, které využívaly bioinspirované techniky zpracování signálu, prokázaly až o 50 % lepší detekční rychlost než stávající metody. 

Podle týmu by tato nová zjištění mohla pomoci v boji proti hrozbě dronů přenášejících IED. Výzkum přichází právě v době, kdy se tyto drony používají na Ukrajině. 

Práce vyšla v r The Journal of Acoutical Society of America.

Podle profesora autonomních systémů UniSA Anthonyho Finna byly vizuální systémy vznášedel zmapovány již dříve, aby se zlepšila detekce pomocí kamery. Nový výzkum je však prvním případem, kdy bylo biologické vidění aplikováno na akustická data.

„Ukázalo se, že zpracování biovizuálních dat výrazně zvyšuje dosah detekce dronů, a to jak ve vizuálních, tak i infračervených datech. Nyní jsme však ukázali, že dokážeme zachytit jasné a ostré akustické signály dronů, včetně velmi malých a tichých, a to pomocí algoritmu založeného na vizuálním systému pestřenky,“ říká profesor Finn.

Hoverflies mají vynikající vizuální a sledovací schopnosti, které byly úspěšně modelovány pro detekci dronů ve složité a nejasné krajině. To může zahrnovat vojenské nebo civilní účely. 

„Neautorizované drony představují výrazné hrozby pro letiště, jednotlivce a vojenské základny. Proto je pro nás stále důležitější, abychom byli schopni detekovat konkrétní místa dronů na velké vzdálenosti pomocí technik, které dokážou zachytit i ty nejslabší signály. Naše pokusy využívající algoritmy založené na hoverfly ukazují, že to nyní dokážeme,“ říká prof. Finn.

Rostoucí využívání autonomních letadel

Dr. Russell Brinkworth, který je docentem autonomních systémů na Flinders University, říká, že z této technologie budou mít velký užitek letecké regulační orgány, bezpečnostní úřady a široká veřejnost. To platí zejména proto, že je stále důležitější sledovat velké množství používaných autonomních letadel. 

„V posledních letech jsme byli svědky toho, jak drony vstupovaly do vzdušného prostoru, kde přistávají a vzlétají komerční letecké společnosti, takže rozvoj kapacity pro skutečné monitorování malých dronů, když jsou aktivní v blízkosti našich letišť nebo v naší obloze, by mohl být mimořádně prospěšný pro zlepšení bezpečnosti,“ říká Dr. Brinkworth. 

„Dopad bezpilotních letounů na moderní válčení se také projevuje během války na Ukrajině, takže udržet si přehled o jejich umístění je vlastně v národním zájmu. Náš výzkum si klade za cíl značně rozšířit dosah detekce, protože používání dronů v civilním a vojenském prostoru roste.“

Biologicky inspirované zpracování zlepšilo detekční rozsahy o 30 až 49 procent ve srovnání s tradičními technikami, v závislosti na typu dronu a podmínkách. 

Aby bylo možné zachytit akustiku dronu na krátké až střední vzdálenosti, výzkumníci pozorují specifické vzory a obecné signály. Delší vzdálenosti však znamenají slabší signál a obě techniky jsou méně účinné. 

Podle vědců jsou podobné podmínky i v přírodě. Například pestřenky mají výkonné vizuální systémy, které dokážou zachytit vizuální signály v hlučných, tmavě osvětlených oblastech. 

„Pracovali jsme za předpokladu, že stejné procesy, které umožňují vidět malé vizuální cíle mezi vizuálním nepořádkem, by mohly být přemístěny k extrakci nízkoobjemových akustických podpisů z dronů pohřbených v hluku,“ říká Dr. Brinkworth.

Vědci převedli akustické signály na dvourozměrné „obrazy“ a použili nervovou dráhu mozku vznášedel ke zlepšení a potlačení nesouvisejících signálů a hluku. Tím se zvýšil rozsah detekce pro zvuky, které chtěli detekovat. 

Průlomový výzkum financoval Fond technologií nové generace Ministerstva obrany v Austrálii, který částečně podporuje řešení pro řešení zbrojení dronů.