Vědci zpětně inženýrsky využili vizuální systémy blech k detekci dronů

Tým výzkumníků z University of South Australia zpětně inženýrsky využil vizuální systémy blech k detekci dronů z téměř čtyř kilometrů. Odborníci na autonomní systémy z univerzity spolupracovali s dalšími výzkumníky z Flinders University a obrannou firmou Midspar Systems.

50% lepší detekce

Zkoušky, které využívaly bio-inspirované techniky zpracování signálů, prokázaly až o 50 % lepší detekční sazby ve srovnání s existujícími metodami.

Podle týmu by tyto nové poznatky mohly pomoci bojovat proti hrozbě dronů nesoucích improvizované výbušné zařízení. Výzkum přichází právě ve chvíli, kdy se tyto drony používají na Ukrajině.

Práce byla publikována v The Journal of Acoustical Society of America.

Podle profesora Anthonyho Finna z UniSA, vizuální systémy blech byly dříve mapovány za účelem zlepšení detekcí založených na kamerech. Nicméně, nový výzkum je prvním případem, kdy se bio-vize aplikuje na akustická data.

“Zpracování bio-vize ukázalo, že může výrazně zvýšit detekční rozsah dronů jak ve vizuálních, tak v infračervených datech. Nicméně, nyní jsme ukázali, že můžeme zachytit jasnou a čistou akustickou signaturu dronů, včetně velmi malých a tichých, pomocí algoritmu založeného na vizuálním systému blech,” říká profesor Finn.

Blechy mají vynikající vizuální a sledovací dovednosti, které byly úspěšně modelovány k detekci dronů v komplexních a skrytých krajinných podmínkách. To by mohlo zahrnovat jak vojenské, tak civilní účely.

“Neautorizované drony představují specifické hrozby pro letiště, jednotlivce a vojenské základny. Stává se proto stále kritičtějším, abychom mohli detekovat konkrétní polohy dronů na dlouhé vzdálenosti, pomocí technik, které mohou zachytit i ty nej slabší signály. Naše zkoušky pomocí algoritmů založených na blechách ukazují, že nyní můžeme toto udělat,” říká profesor Finn.

Zvyšující se používání autonomních letadel

Dr. Russell Brinkworth, který je docentem autonomních systémů na Flinders University, říká, že letečtí regulátoři, bezpečnostní úřady a širší veřejnost by všechny velmi profitovaly z této technologie. To je obzvláště pravdivé, jelikož se stává stále důležitějším monitorovat velké množství autonomních letadel, která se používají.

“Svědčíme o tom, že drony vstupují do vzdušného prostoru, kde komerční letecké společnosti přistávají a odletují v posledních letech, takže rozvoj kapacity k monitorování malých dronů, když jsou aktivní poblíž našich letišť nebo v našich nebesích, by mohl být extrémně prospěšný pro zlepšení bezpečnosti,” říká Dr. Brinkworth.

“Dopad UAV v moderní válce se také stává zjevným během války na Ukrajině, takže udržování přehledu o jejich poloze je ve skutečnosti ve veřejném zájmu. Naším cílem je prodloužit detekční rozsah podstatně, jelikož se používání dronů zvyšuje v civilním a vojenském prostoru.”

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

K detekci akustiky dronů na krátké až střední vzdálenosti výzkumníci pozorují specifické vzorce a obecné signály. Nicméně, delší vzdálenosti znamenají slabší signál, a obě techniky jsou méně efektivní.

Podle výzkumníků existují podobné podmínky v přírodním světě. Například, blechy mají silné vizuální systémy, které mohou zachytit vizuální signály v hlučném, tmavě osvětleném prostředí.

“Pracovali jsme na základě předpokladu, že stejné procesy, které umožňují vidět malé vizuální cíle mezi vizuálním šumem, by mohly být znovu nasazeny k extrahování nízkoobjemových akustických signatur z dronů pohřbených v šumu,” říká Dr. Brinkworth.

Výzkumníci převedli akustické signály na dvourozměrné “obrázky” a použili neuronovou cestu mozku blech k vylepšení a potlačení nesouvisejících signálů a šumu. To zvýšilo detekční rozsah pro zvuky, které chtěli detekovat.

Průlomový výzkum byl financován Ministerstvem obrany Austrálie z Fondu pro budoucí generace technologií, který částečně podporuje řešení problémů spojených se zbraněním dronů.