مکاترونیک نیوز | روشی الهام گرفته از زیست‌شناسی برای تشخیص صدای پهپاد‌ها در فواصل زیاد

به گزارش مکاترونیک نیوز، دانشمندان استرالیایی برای اولین بار با استفاده از مهندسی معکوس بر روی سیستم‌های بصری مگس‌ها استفاده کردند تا بتوانند نشانه‌های صوتی پهپاد‌ها را از فاصله نزدیک به 4 کیلومتری حس کنند.

کارشناسان سیستم‌های خودمختار از دانشگاه استرالیای جنوبی (UniSA)، دانشگاه فلیندرز و Midspar Systems، یک شرکت دفاعی، گزارش می‌دهند که آزمایش‌هایی که از روش‌های پردازش سیگنال تحریک‌شده زیستی استفاده می‌کنند، نرخ تشخیص را 50 درصد در مقایسه با روش‌های موجود بهبود می‌بخشند.

نتایجی که می تواند به مبارزه با خطر جهانی ناشی از پهپادهای حامل IED، از جمله در اوکراین کمک کند، در مجله انجمن آکوستیک آمریکا منتشر شده است.

آنتونی فین، پروفسور سیستم‌های خودمختار UniSA، می‌گوید که سیستم‌های بینایی حشرات مدتی است که برای افزایش تشخیص‌های مبتنی بر دوربین ترسیم و استفاده شده‌اند.

با این حال، این اولین مطالعه ای است که در آن از بیو ویژن، برای داده های صوتی استفاده شده است. تحقیقات نشان داده‌اند که پردازش‌های بیوویژنی به میزان زیادی دامنه تشخیص پهپادها را در داده های بصری و مادون قرمز افزایش می دهد.

پروفسور فین می‌گوید: با این حال، اکنون نشان داده‌ایم که می‌توانیم علائم صوتی واضح و آشکار پهپادها، از جمله پهپادهای بسیار کوچک و بی‌صدا را با استفاده از الگوریتمی بر اساس سیستم بینایی مگس‌های پهپادی یا مگس گلزار، دریافت کنیم. توانایی‌های عالی بصری و ردیابی این حشرات برای شناسایی هواپیماهای بدون سرنشین در مناظر پیچیده، شلوغ و ناشناخته، هم برای مقاصد نظامی و هم غیرنظامی، مدل‌سازی شده است.

پهپادهای غیرمجاز تهدیدهای متمایز برای فرودگاه‌ها، افراد و پایگاه های نظامی هستند. بنابراین، شناسایی مکان‌های خاص پهپادها در فواصل طولانی، با استفاده از تکنیک‌هایی که می‌توانند حتی ضعیف‌ترین سیگنال‌ها را دریافت کنند، برای ما بسیار حیاتی‌ می‌شود. آزمایش‌های ما با استفاده از الگوریتم‌های مبتنی بر هواپر و هواگردها نشان می‌دهد که اکنون می‌توانیم این کار را انجام دهیم.

آنتونی فین، استاد سیستم های خودمختار، UniSA

دکتر راسل برینکورت، دانشیار سیستم های خودمختار در دانشگاه فلیندرز، بیان می کند که مهارت دیدن و شنیدن پهپادهای کوچک در فواصل دورتر می‌تواند برای مقامات ایمنی بسیار مفید باشد. تنظیم‌کننده‌های هوانوردی و عموم مردم به دنبال ردیابی تعداد روزافزون هواپیماهای خودمختار در حریم‌های هوایی خصوصی و حساس هستند.

در سال‌های اخیر شاهد ورود هواپیماهای بدون سرنشین به فضایی بوده‌ایم که شرکت‌های هواپیمایی تجاری در حال فرود و برخاستن از آن هستند، بنابراین توسعه ظرفیت برای نظارت واقعی بر پهپادهای کوچک هنگامی که در نزدیکی فرودگاه‌های ما یا در آسمان ما فعال هستند، می‌تواند برای بهبود ایمنی بسیار مفید باشد.

دکتر راسل برینکورت، دانشیار در سیستم های خودمختار، دانشگاه فلیندرز

تأثیر پهپادها در جنگ های مدرن نیز در طول جنگ در اوکراین آشکار می شود، بنابراین حفظ موقعیت بالای آنها در واقع به نفع منافع ملی است.

هدف ما از این تحقیق، این است که با افزایش استفاده از پهپادها در فضای غیرنظامی و نظامی، برد شناسایی را به میزان قابل توجهی افزایش دهیم. در مقایسه با روش‌های سنتی، تشخیص بهبود یافته پردازش زیستی تحریک‌شده از 30 تا 49 درصد بر اساس نوع پهپاد و محیط اطراف متغیر است.
دانشمندان به دنبال الگوهای دقیق (باند باریک) و یا سیگنال‌های استاندارد (باند پهن) برای تشخیص آکوستیک پهپاد در فواصل کوتاه تا متوسط هستند، اما در فاصله‌ای بیشتر، سیگنال ضعیف‌تر است و دانشمندان در هر دو روش برای دستیابی به نتایج قابل اعتماد تلاش می‌کنند. می‌توان گفت، شرایط مشابهی در جهان طبیعی وجود دارد که از آن‌ها می‌توان به درستی بهره برد.
به گفته دانشمندان، مناطق تاریک بسیار پر سر و صدا هستند، اما حشراتی مانند مگس شناور دارای یک سیستم بینایی بسیار قوی هستند که می‌تواند سیگنال های بصری را دریافت کند.

فرض ما بر این است که فرآیندهای مشابهی که به اهداف بصری کوچک اجازه می‌دهد در میان درهم‌رفتگی‌های بصری دیده شوند، می‌توانند برای استخراج علائم صوتی با حجم کم از پهپادهای مدفون در نویز مجدداً مستقر شوند.

دکتر راسل برینکورت، دانشیار در سیستم های خودمختار، دانشگاه فلیندرز

دانشمندان با تغییر سیگنال‌های صوتی به «تصاویر» دوبعدی (2 بعدی) (معروف به طیف‌نگار)، از مسیر عصبی مغز مگس شناور برای تقویت و غلبه بر نویز و سیگنال‌های غیرمرتبط استفاده کردند و دامنه تشخیص صداهایی را که می‌خواستند تشخیص دهند، گسترش دادند.

محققان با کنار هم قرار دادن توانایی‌های پردازش تصویر و مهارت حس کردن، این نوآوری داده‌های صوتی با تحریک زیستی را ایجاد کردند. این مطالعه از طریق بودجه دولت فدرال از طریق صندوق فناوری های نسل بعدی وزارت دفاع امکان پذیر شد. این بودجه تا حدی از راه‌حل‌های فن‌آوری برای مقابله با تسلیحات پهپادها پشتیبانی می‌کند که در حال حاضر یکی از مرگبارترین سلاح‌ها در جنگ‌های معاصر هستند که بیش از 3000 سرباز دشمن را در افغانستان کشته یا زخمی می‌کنند و در جنگ کنونی اوکراین استفاده می‌شوند.

ژورنال مرجع : http://Fang, J., et al. (2022) Acoustic detection of unmanned aerial vehicles using biologically inspired vision processing. The Journal of the Acoustical Society of America. doi.org/10.1121/10.0009350.

منبع خبر: https://www.azorobotics.com

نام خبرنگار : سمیه آموت سر