Forskare har omvandlat hoverflies visuella system för att upptäcka drönare

Ett team av forskare vid University of South Australia har omvandlat hoverflies visuella system för att upptäcka drönare på nästan fyra kilometers avstånd. De autonoma systemexperterna vid universitetet arbetade tillsammans med andra vid Flinders University och försvarsföretaget Midspar Systems.

50% bättre upptäckt

Försöken som använde bio-inspirerad signalbehandlingsteknik visade upp till 50% bättre upptäcktsfrekvenser jämfört med befintliga metoder.

Enligt teamet kan dessa nya fynd hjälpa till att bekämpa hotet från drönare som bär IED. Forskningen kommer just som dessa drönare används i Ukraina.

Arbetet publicerades i The Journal of Acoustical Society of America.

Enligt UniSA Professor of Autonomous Systems Anthony Finn, har hoverflies visuella system tidigare kartlagts för att förbättra kamera-baserad upptäckt. Men den nya forskningen är det första tillfället då bio-vision har tillämpats på akustiska data.

“Bio-vision-behandling har visat sig öka upptäcktsavståndet för drönare i både visuella och infraröda data. Men vi har nu visat att vi kan upptäcka tydliga och klara akustiska signaturer från drönare, inklusive mycket små och tysta, med hjälp av en algoritm baserad på hoverflugans visuella system”, säger Prof. Finn.

Hoverflies har överlägsna visuella och spårningsförmågor som har modellerats framgångsrikt för att upptäcka drönare i komplexa och svårtillgängliga landskap. Detta kan omfatta antingen militära eller civila ändamål.

“Oauktoriserade drönare utgör distinkta hot mot flygplatser, individer och militärbaser. Det är därför alltmer kritiskt för oss att kunna upptäcka specifika platser för drönare på långa avstånd, med tekniker som kan upptäcka även de svagaste signalerna. Våra försök med hoverfly-baserade algoritmer visar att vi nu kan göra detta”, säger Prof. Finn.

Ökande användning av autonoma flygplan

Dr. Russell Brinkworth, som är Associate Professor i autonoma system vid Flinders University, säger att luftfartsregulatorer, säkerhetsmyndigheter och den breda allmänheten alla skulle dra nytta av tekniken. Detta är särskilt sant eftersom det blir alltmer viktigt att övervaka den stora mängden autonoma flygplan som används.

“Vi har sett drönare som har gått in i luftrum där kommersiella flygplan landar och startar, så att utveckla förmågan att faktiskt övervaka små drönare när de är aktiva nära våra flygplatser eller i våra himlar kan vara extremt fördelaktigt för att förbättra säkerheten”, säger Dr. Brinkworth.

“Påverkan av UAV i modern krigföring blir alltmer tydlig under kriget i Ukraina, så att hålla koll på deras position är faktiskt i nationens intresse. Vår forskning syftar till att utöka upptäcktsavståndet avsevärt eftersom användningen av drönare ökar i det civila och militära utrymmet.”

Bio-inspirerad bearbetning förbättrade upptäcktsavstånden med 30-49% jämfört med traditionella tekniker, beroende på typen av drönare och förhållanden.

För att upptäcka drönar-akustik på korta till medellånga avstånd observerar forskarna specifika mönster och allmänna signaler. Men längre avstånd innebär att signalen är svagare, och båda teknikerna är mindre effektiva.

Enligt forskarna finns det liknande förhållanden i den naturliga världen. Till exempel har hoverflies kraftfulla visuella system som kan fånga visuella signaler i bullriga, mörkt belysta områden.

“Vi arbetade under antagandet att samma processer som tillåter små visuella mål att ses bland visuell brus kan återanvändas för att extrahera lågvolym akustiska signaturer från drönare begraven i brus”, säger Dr. Brinkworth.

Forskarna omvandlade akustiska signaler till tvådimensionella “bilder” och använde hoverflugans neurala bana för att förbättra och undertrycka orelaterade signaler och brus. Detta ökade upptäcktsavståndet för de ljud de ville upptäcka.

Den banbrytande forskningen finansierades av Department of Defence’s Next Generation Technologies Fund i Australien, som delvis stöder lösningar för att hantera vapeniseringshotet från drönare.