Naukowcy dokonują inżynierii wstecznej systemów wizualnych bzygów do wykrywania dronów

Zespół naukowców z Uniwersytetu Australii Południowej dokonał inżynierii wstecznej systemów wizualnych bzygów, aby wykrywać drony z odległości prawie czterech kilometrów. Uniwersyteccy eksperci ds. systemów autonomicznych współpracowali z innymi pracownikami Uniwersytetu Flinders i firmy obronnej Midspar Systems. 

50% lepsze wykrywanie

W badaniach, w których wykorzystano techniki przetwarzania sygnału inspirowane biologią, wykazano nawet o 50% wyższą skuteczność wykrywania w porównaniu z istniejącymi metodami. 

Według zespołu te nowe odkrycia mogą pomóc w walce z zagrożeniem ze strony dronów przenoszących IED. Badania nadchodzą w czasie, gdy te drony są używane na Ukrainie. 

Praca została opublikowana w Journal of Acoustical Society of America.

Według profesora systemów autonomicznych UniSA, Anthony'ego Finna, systemy wizualne bzygów zostały już wcześniej zmapowane, aby ulepszyć wykrywanie za pomocą kamer. Jednak w ramach nowego badania po raz pierwszy zastosowano biowizję do danych akustycznych.

„Wykazano, że przetwarzanie biowizyjne znacznie zwiększa zasięg detekcji dronów, zarówno w danych wizualnych, jak i w podczerwieni. Jednak teraz udowodniliśmy, że możemy wychwycić wyraźne i wyraźne sygnatury akustyczne dronów, w tym bardzo małych i cichych, za pomocą algorytmu opartego na układzie wzrokowym bzygów” – mówi prof. Finn.

Bzygowate mają doskonałe umiejętności wizualne i śledzenia, które z powodzeniem wymodelowano do wykrywania dronów w złożonych i niejasnych krajobrazach. Może to dotyczyć celów wojskowych lub cywilnych. 

„Nieautoryzowane drony stwarzają szczególne zagrożenie dla lotnisk, osób i baz wojskowych. Dlatego coraz ważniejsze staje się dla nas wykrywanie określonych lokalizacji dronów na dużych dystansach przy użyciu technik, które są w stanie wychwycić nawet najsłabsze sygnały. Nasze próby z wykorzystaniem algorytmów opartych na bzygach pokazują, że teraz możemy to zrobić” – mówi prof. Finn.

Rosnące wykorzystanie autonomicznych statków powietrznych

Dr Russell Brinkworth, profesor nadzwyczajny w dziedzinie systemów autonomicznych na Uniwersytecie Flinders, twierdzi, że organy regulacyjne w lotnictwie, władze ds. bezpieczeństwa i ogół społeczeństwa odniosłyby ogromne korzyści z tej technologii. Jest to szczególnie prawdziwe, ponieważ monitorowanie dużej liczby wykorzystywanych autonomicznych statków powietrznych staje się coraz ważniejsze. 

„W ostatnich latach byliśmy świadkami wkraczania dronów w przestrzeń powietrzną, w której lądują i startują samoloty linii lotniczych, dlatego rozwinięcie możliwości faktycznego monitorowania małych dronów, gdy są aktywne w pobliżu naszych lotnisk lub na naszym niebie, mogłoby być niezwykle korzystne dla poprawy bezpieczeństwa” – mówi dr Brinkworth. 

„Wpływ UAV we współczesnych działaniach wojennych staje się również widoczny podczas wojny na Ukrainie, więc śledzenie ich lokalizacji leży w interesie narodowym. Nasze badania mają na celu znaczne zwiększenie zasięgu wykrywania wraz ze wzrostem wykorzystania dronów w przestrzeni cywilnej i wojskowej.”

Przetwarzanie inspirowane biologią poprawiło zakresy wykrywania o od 30 do 49 procent w porównaniu z tradycyjnymi technikami, w zależności od rodzaju drona i warunków. 

Aby wychwycić akustykę dronów z małych i średnich odległości, badacze obserwują określone wzorce i ogólne sygnały. Jednak większe odległości oznaczają, że sygnał jest słabszy, a obie techniki są mniej skuteczne. 

Według naukowców podobne warunki panują w świecie przyrody. Na przykład bzygowate mają potężne systemy wizualne, które mogą przechwytywać sygnały wizualne w hałaśliwych, ciemno oświetlonych obszarach. 

„Pracowaliśmy przy założeniu, że te same procesy, które pozwalają dostrzec małe cele wizualne wśród bałaganu wizualnego, można zastosować w celu wyodrębnienia sygnatur akustycznych o małej głośności z dronów pogrzebanych w hałasie” – mówi dr Brinkworth.

Naukowcy przekształcili sygnały akustyczne w dwuwymiarowe „obrazy” i wykorzystali ścieżkę neuronową mózgu bzygowatego do poprawy i stłumienia niepowiązanych sygnałów i szumu. Zwiększyło to zasięg wykrywania dźwięków, które chcieli wykryć. 

Przełomowe badania zostały sfinansowane przez fundusz ds. technologii nowej generacji Departamentu Obrony w Australii, który częściowo wspiera rozwiązania mające na celu rozwiązanie problemu uzbrojenia dronów.