Дроны будут охотиться на кричащих людей

Да, это действительно похоже на начало антиутопии в стиле Терминатора или Тихого места, но это не так. Скорее, эти дроны предназначены для спасения жизней.

Исследователи из немецкого института связи, обработки информации и эргономики им. Фраунгофера (Fraunhofer FKIE) разрабатывают дроны для поиска крика, которые помогут спасателям быстро найти людей, которые оказались в ловушке или получили травмы в чрезвычайных ситуациях. Установив массив микрофонов на дрон, исследователи могут определять крики, используя такие методы обработки, как формирование луча, которое позволяет микрофонам определять, какой из них ближе всего к звуку, а затем искать место звука.

Исследователь Макарена Варела объяснила, что она и ее коллеги Вульф-Дитер Вирт и Манфред Окум ранее разработали аналогичную систему в 2016 году, но она была слишком большой и тяжелой для установки на дрон.

"В 2018 году доктор Вирт был убежден, что мы можем использовать микрофоны MEMS [микроэлектромеханической системы] вместо традиционных конденсаторных микрофонов, что сделает систему намного меньше", - сказала Варела. "Это было началом нашей мечты - установить его на дрон для целей SAR (поисково-спасательных операций)".

Исследование было представлено на 180-м заседании Американского акустического общества в июне.

Система исследователей в настоящее время использует 32 микрофона в своем массиве, хотя Варела отмечает, что они еще не экспериментировали, чтобы найти минимальное количество, которое она могла бы использовать, оставаясь при этом эффективной. Тем не менее, они считают, что в этом случае больше - лучше.

"Поскольку микрофоны MEMS настолько малы и доступны по цене, мы планируем в ближайшем будущем удвоить количество микрофонов, а не сокращать их количество", - сказала Варела.

Увеличение количества микрофонов позволит исследователям более точно оценивать угол обнаруживаемых звуков, а также улавливать звук, который находится дальше. Это позволит дрону определять местонахождение жертвы с повышенной точностью.

"В идеале, чтобы использовать методы формирования луча, практично использовать массив идентичных микрофонов, передающих синхронные данные", - сказал Варела. "Мы выбрали очень специфический массив под названием Crow's Nest, в котором все микрофоны случайным образом расположены в сфере. Этот тип массива обеспечивает звуковое покрытие во всех направлениях и одинаково хорош во всех направлениях".

"Данные со всех микрофонов объединяются после добавления к ним задержек или фаз, чтобы достичь максимальной чувствительности для выбранного направления и, таким образом, сформировать луч чувствительности", - продолжила Варела. "Затем, изменяя или сканируя направление, достигается поиск источников звука".

Исследователи используют технику моноимпульсного радара, чтобы установить точный угол звука. Этот метод сравнивает по крайней мере два одновременных луча, полученных с немного разных направлений, и определяет, какой сигнал сильнее для определения положения цели.

Варела и ее коллеги в настоящее время разрабатывают и тестируют методы фильтрации, чтобы уменьшить шум, такой как звук ротора дрона. В то же время они также экспериментируют с различными методами обнаружения людей, терпящих бедствие, включая искусственный интеллект и нейронные сети. Для обеих целей исследователи Fraunhofer FKIE используют базу данных аудио, которая включает "импульсивные звуки…, которые могут издавать жертвы, такие как постукивание, хлопанье в ладоши и крик".

Дроны уже используются в поисково-спасательных операциях, они способны достигать труднодоступных мест, а также преодолевать большие участки земли намного быстрее, чем люди или собаки. Однако такие усилия обычно полагаются на человека, наблюдающего за камерой, установленной на дроне. Быстрое обнаружение жертв бедствия часто имеет решающее значение для их выживания, поэтому полезна любая технология, которая помогает службам быстрого реагирования найти их.

Однако может пройти некоторое время, прежде чем мы увидим эту систему в действии. Варела говорит, что это "зависит от того, сколько часов [она и ее коллеги] могут над этим работать". Тестирование все еще продолжается, и у исследователей нет конкретных сроков. Тем не менее, они считают, что у системы есть значительный потенциал.

"Большая часть работы сейчас заключается в переносе методов, уже реализованных в большой системе, в эту меньшую", - сказал Варела. "Тем не менее, мы также сталкиваемся с новыми проблемами, такими как шум дронов во время полета. Другими словами, у нас есть опыт в нашей команде, так что это вопрос времени".