Các nhà nghiên cứu đảo ngược kỹ thuật hệ thống thị giác của ruồi để phát hiện máy bay không người lái

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Nam Úc đã đảo ngược kỹ thuật hệ thống thị giác của ruồi để phát hiện máy bay không người lái từ khoảng cách gần bốn kilômét. Các chuyên gia hệ thống tự động tại trường đại học đã làm việc cùng với các chuyên gia khác tại Đại học Flinders và công ty quốc phòng Midspar Systems.

Phát hiện tốt hơn 50%

Các thử nghiệm sử dụng kỹ thuật xử lý tín hiệu sinh học đã chứng minh tỷ lệ phát hiện cao hơn 50% so với các phương pháp hiện có.

Theo nhóm nghiên cứu, những phát hiện mới này có thể giúp chống lại mối đe dọa của máy bay không người lái mang thiết bị nổ. Nghiên cứu này được thực hiện ngay khi những máy bay không người lái này đang được sử dụng ở Ukraine.

Công việc này được công bố trên Tạp chí Xã hội Âm học Mỹ.

Theo Giáo sư Anthony Finn của Đại học Nam Úc, hệ thống thị giác của ruồi đã được lập bản đồ trước đây để cải thiện khả năng phát hiện dựa trên camera. Tuy nhiên, nghiên cứu mới này là lần đầu tiên kỹ thuật sinh học được áp dụng cho dữ liệu âm thanh.

“Xử lý thị giác sinh học đã được chứng minh là có thể tăng đáng kể phạm vi phát hiện của máy bay không người lái trong cả dữ liệu hình ảnh và hồng ngoại. Tuy nhiên, chúng tôi đã chứng minh rằng có thể phát hiện tín hiệu âm thanh rõ ràng và sắc nét của máy bay không người lái, bao gồm cả những máy bay không người lái nhỏ và yên tĩnh, bằng cách sử dụng thuật toán dựa trên hệ thống thị giác của ruồi,” Giáo sư Finn nói.

Ruồi có kỹ năng thị giác và theo dõi vượt trội đã được mô hình hóa thành công để phát hiện máy bay không người lái trong các cảnh quan phức tạp và khó nhìn. Điều này có thể liên quan đến cả mục đích quân sự và dân sự.

“Máy bay không người lái không được ủy quyền gây ra những mối đe dọa đặc biệt cho các sân bay, cá nhân và căn cứ quân sự. Do đó, việc phát hiện vị trí chính xác của máy bay không người lái ở khoảng cách xa đang trở nên ngày càng quan trọng, bằng cách sử dụng các kỹ thuật có thể phát hiện cả những tín hiệu yếu nhất. Các thử nghiệm của chúng tôi sử dụng thuật toán dựa trên ruồi cho thấy chúng tôi có thể làm được điều này,” Giáo sư Finn nói.

Sử dụng máy bay không người lái tự động tăng

Tiến sĩ Russell Brinkworth, người là Giáo sư phụ tá về Hệ thống tự động tại Đại học Flinders, cho biết rằng các cơ quan quản lý hàng không, cơ quan an toàn và công chúng sẽ đều được hưởng lợi từ công nghệ này. Điều này đặc biệt quan trọng khi số lượng máy bay không người lái được sử dụng đang tăng lên.

“Chúng tôi đã chứng kiến máy bay không người lái xâm nhập vào không gian nơi các hãng hàng không thương mại đang cất cánh và hạ cánh trong những năm gần đây, vì vậy việc phát triển khả năng theo dõi máy bay không người lái nhỏ khi chúng hoạt động gần sân bay hoặc trong bầu trời của chúng tôi có thể cực kỳ có lợi cho việc cải thiện an toàn,” Tiến sĩ Brinkworth nói.

“Tác động của máy bay không người lái trong chiến tranh hiện đại cũng đang trở nên rõ ràng trong chiến tranh ở Ukraine, vì vậy việc theo dõi vị trí của chúng đang trở thành lợi ích quốc gia. Nghiên cứu của chúng tôi nhằm mục đích mở rộng phạm vi phát hiện đáng kể khi sử dụng máy bay không người lái tăng lên trong không gian dân sự và quân sự.”

Xử lý tín hiệu sinh học đã cải thiện phạm vi phát hiện từ 30 đến 49% so với các phương pháp truyền thống, tùy thuộc vào loại máy bay không người lái và điều kiện.

Để phát hiện âm thanh của máy bay không người lái ở khoảng cách gần đến trung, các nhà nghiên cứu quan sát các mẫu và tín hiệu chung. Tuy nhiên, ở khoảng cách xa hơn, tín hiệu trở nên yếu hơn và cả hai kỹ thuật đều kém hiệu quả.

Theo các nhà nghiên cứu, có những điều kiện tương tự trong thế giới tự nhiên. Ví dụ, ruồi có hệ thống thị giác mạnh mẽ có thể bắt được tín hiệu hình ảnh trong vùng tối và ồn ào.

“Chúng tôi đã làm việc dưới giả định rằng cùng một quá trình cho phép mục tiêu hình ảnh nhỏ được nhìn thấy giữa các vật thể gây nhiễu có thể được tái sử dụng để trích xuất tín hiệu âm thanh thấp từ máy bay không người lái bị chôn trong tiếng ồn,” Tiến sĩ Brinkworth nói.

Các nhà nghiên cứu đã chuyển đổi tín hiệu âm thanh thành hình ảnh hai chiều và sử dụng con đường thần kinh của não ruồi để cải thiện và подав tín hiệu không liên quan và tiếng ồn. Điều này đã tăng phạm vi phát hiện cho các âm thanh mà họ muốn phát hiện.

Nghiên cứu đột phá này được tài trợ bởi Quỹ Công nghệ Thế hệ Tiếp theo của Bộ Quốc phòng ở Úc, một phần hỗ trợ giải pháp để giải quyết vấn đề vũ khí hóa máy bay không người lái.