Drónészlelés hang alapján: a Joanneum Research bemutatja a JR-IcoDome32 mikrofontömböt

Kifejezetten futurisztikusan hat az a félgömb alakú tárgy, amely a grazi Joanneum Research kutatóintézet standján látható a „DroneVation & Defence 2026” rendezvényen. Mindenekelőtt azonban egy dolgot tesz világossá: az összeállításnak egyáltalán semmi köze sincs egy lehetséges végtermék formájához és méretéhez. A fejlett akusztikus drónészlelés kutatását szolgálja – vagyis drónok észlelését, helymeghatározását és osztályozását mikrofontömbök és mesterséges intelligencia (MI) segítségével.

Jelenlegi állapotában a JR-IcoDome32 félgömbjének átmérője egy méter. A tömbben 32 gömbkarakterisztikájú mikrofon található: 26 a félgömbön, 6 az alaplapon.

Hogyan működik az akusztikus drónészlelés

GMM-alapú (Gaussian mixture model, Gauss-keverékmodell) nyalábformálással az eszköz a 300–2300 hertzes frekvenciatartományban megbecsüli, milyen irányból érkezik több hangforrás (beesési irány, direction of arrival, DOA). Leegyszerűsítve: a kalibrált mikrofonok rögzítik a hang terjedési idejét, és ebből vezethető le, milyen irányban van a forrás. Ha a mikrofonjeleket célzottan késleltetik és egymásra helyezik, a tömb elektronikusan meghatározott irányokba „fordítható”, és felerősíti a kívánt irányból érkező hangot.

A gyors technológiának köszönhetően mindez másodpercenként több mint tízszer történik meg, akár 1000 térbeli irányra az említett frekvenciasávon belül. Az észlelt hangcsoportokat matematikailag modellezik és időben követik. A jeleket ezután kinyerik, és egy MI-nek adják át, amely osztályozza őket – például „multikopterzajként”.

Hatótávolság, korlátok és a jövőbeli termék

Az akusztikának azonban megvannak a maga korlátai. Nyílt terepen a kis játékdrónok 100–150 méterről, a nagyobb kamerás quadkopterek legfeljebb 300 méterről észlelhetők. Egy nagy első személyű nézetű (FPV) drón, hexakopter vagy oktokopter esetén a határ 500–600 méter. A belső égésű motoros nagy drónok típustól függően több mint egy kilométerről is észlelhetők. Előnyt jelent, hogy a rendszer teljesen passzívan működik, ezért az ellenfél nem tudja bemérni. A tervezett végtermék semmiben sem fog hasonlítani a mai kísérleti rendszerre.

A végtermék ekkor már miniatürizált MEMS (mikroelektromechanikai rendszer) mikrofonokat használ majd egy nyomtatott áramköri lapon, amilyeneket például a mobiltelefonokból ismerünk.

A gyakorlati üzemben a jelátvitelnek a lehető legkisebb sávszélességet kell igényelnie. Ezért nyers adatokat nem továbbítanak; a teljes jelfeldolgozás helyben, a rendszeren fut, és csak riasztásokat és eseményüzeneteket küldenek ki.

Telepített és mobil alkalmazást is terveznek. Mobil teszteken a kísérleti rendszer 40–50 kilométer/órás menetsebességig bevált. Mozgás közben azonban a hatótávolság akár a telepített üzemben mért érték harmadára is csökkenhet.

A jelenlegi kísérleti rendszer működéséhez mintegy 100 watt teljesítmény szükséges. A MEMS-mikrofonokkal és beépített számítóegységgel ellátott végterméknek 50 wattnál kevesebbre lesz szüksége.