Detekce dronů podle zvuku: Joanneum Research ukazuje mikrofonové pole JR-IcoDome32

Polokulovitý objekt na stánku institutu Joanneum Research ze Štýrského Hradce na „DroneVation & Defence 2026“ působí futuristicky. Především však jasně ukazuje jedno: sestava nemá s tvarem a velikostí případného finálního produktu vůbec nic společného. Slouží výzkumu pokročilé akustické detekce dronů – tedy odhalování, lokalizace a klasifikace dronů pomocí mikrofonových polí a umělé inteligence (AI).

V současném stavu má polokoule JR-IcoDome32 průměr jeden metr. Pole je osazeno 32 všesměrovými mikrofony: 26 je umístěno na polokouli, 6 na základové desce.

Jak funguje akustická detekce dronů

Pomocí beamformingu založeného na GMM (Gaussian mixture model, model gaussovských směsí) odhaduje zařízení ve frekvenčním pásmu 300–2 300 hertzů, z jakého směru přicházejí jednotlivé zdroje zvuku (direction of arrival, DOA). Zjednodušeně: kalibrované mikrofony zachycují dobu šíření zvuku, z níž lze odvodit směr zdroje. Pokud se signály mikrofonů cíleně zpozdí a sečtou, lze pole elektronicky „natáčet“ do určitých směrů a zesílit zvuk z požadovaného směru.

Díky rychlé technice se to děje více než desetkrát za sekundu, a to až pro 1 000 prostorových směrů v uvedeném pásmu. Zachycené zvukové shluky se matematicky modelují a sledují v čase. Signály se pak extrahují a předávají umělé inteligenci, která je klasifikuje – například jako „hluk multikoptéry“.

Dosahy, limity a budoucí produkt

Akustika má ovšem své meze. V otevřeném terénu lze malé hračkové drony zachytit na 100 až 150 metrů, větší kamerové kvadrokoptéry nejvýše na 300 metrů. U velkého dronu s pohledem z první osoby (FPV), hexakoptéry nebo oktokoptéry je hranice 500–600 metrů. Velké drony se spalovacími motory lze podle modelu zachytit na více než kilometr. Výhodou je, že systém pracuje zcela pasivně, a nelze ho proto lokalizovat. Zamýšlený finální produkt nebude dnešnímu experimentálnímu systému vůbec podobný.

Má pak využívat miniaturizované mikrofony MEMS (mikroelektromechanický systém) na desce plošných spojů, jak je známe například z mobilních telefonů.

V praktickém provozu má přenos signálu vyžadovat co nejmenší šířku pásma. Surová data se proto nestreamují; veškeré zpracování signálu probíhá lokálně v systému a odesílají se jen poplachy a hlášení o událostech.

Plánováno je stacionární i mobilní použití. Při mobilních testech se experimentální systém osvědčil při rychlosti jízdy až 40 až 50 kilometrů za hodinu. Za jízdy se však dosah zmenšuje až na třetinu stacionární hodnoty.

Experimentální systém potřebuje zhruba 100 wattů. Finální produkt s mikrofony MEMS a vestavěnou výpočetní jednotkou má vystačit s méně než 50 watty.