Các nhà nghiên cứu đảo ngược 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 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 tốt hơn tới 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 từ máy bay không người lái mang IED. Nghiên cứu này được thực hiện ngay khi những máy bay không người lái này đang được sử dụng ở Ukraine.
Công trình 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 phát hiện dựa trên camera. Tuy nhiên, nghiên cứu mới này là lần đầu tiên áp dụng thị giác sinh học vào dữ liệu âm thanh.
“Xử lý thị giác sinh học đã được chứng minh là 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 chúng tôi 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 che khuất. Điều này có thể liên quan đến mục đích quân sự hoặc dân sự.
“Máy bay không người lái không được ủy quyền gây ra những mối đe dọa đặc biệt đối với các sân bay, cá nhân và căn cứ quân sự. Do đó, việc phát hiện vị trí cụ thể của máy bay không người lái ở khoảng cách xa bằng các kỹ thuật có thể phát hiện cả tín hiệu yếu nhất đang trở nên quan trọng hơn,” Giáo sư Finn nói.
https://www.youtube.com/watch?v=zAmiyaDH5oQ
 

Sử dụng máy bay tự động tăng

Tiến sĩ Russell Brinkworth, người là Phó giáo sư 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 rộng lớn sẽ đều được hưởng lợi từ công nghệ này. Điều này đặc biệt đúng khi việc theo dõi số lượng lớn máy bay tự động đang được sử dụng trở nên quan trọng hơn.
“Chúng tôi đã chứng kiến máy bay không người lái xâm nhập vào không gian hàng không nơi các hãng hàng không thương mại đang hạ cánh và cất 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 UAV 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 thực sự là trong lợi ích quốc gia. Nghiên cứu của chúng tôi nhằm mục đích mở rộng đáng kể phạm vi phát hiện khi sử dụng máy bay không người lái tăng trong không gian dân sự và quân sự.”
Xử lý sinh học đã cải thiện phạm vi phát hiện từ 30 đến 49% khi so sánh với các kỹ thuật truyền thống, tùy thuộc vào loại máy bay không người lái và điều kiện.
Để phát hiện âm thanh máy bay không người lái ở khoảng cách ngắn đến trung bình, các nhà nghiên cứu quan sát các mẫu và tín hiệu chung. Tuy nhiên, khoảng cách xa hơn có nghĩa là tín hiệu 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 tín hiệu hình ảnh trong các khu vực ồn ào và tối.
“Chúng tôi đã làm việc dưới giả định rằng các quá trình cho phép mục tiêu hình ảnh nhỏ được nhìn thấy giữa các tín hiệu nhiễu có thể được tái triển khai 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 Úc, một phần hỗ trợ các giải pháp để giải quyết vấn đề vũ khí hóa máy bay không người lái.