Wykrywanie dronów po dźwięku: Joanneum Research pokazuje matrycę mikrofonową JR-IcoDome32

Półkulisty obiekt na stoisku instytutu Joanneum Research z Grazu na „DroneVation & Defence 2026” wygląda futurystycznie. Przede wszystkim jednak jasno pokazuje jedno: układ nie ma absolutnie nic wspólnego z kształtem i wielkością ewentualnego produktu końcowego. Służy badaniom nad zaawansowanym akustycznym wykrywaniem dronów – czyli wykrywaniem, lokalizowaniem i klasyfikowaniem dronów za pomocą matryc mikrofonowych i sztucznej inteligencji (AI).

W obecnej postaci półkula JR-IcoDome32 ma średnicę jednego metra. Matryca jest wyposażona w 32 mikrofony dookólne: 26 zamontowano na półkuli, 6 na płycie podstawy.

Jak działa akustyczne wykrywanie dronów

Za pomocą beamformingu opartego na GMM (Gaussian mixture model, model mieszanin gaussowskich) urządzenie szacuje w zakresie częstotliwości 300–2300 herców kierunek, z którego dochodzi kilka źródeł dźwięku (direction of arrival, DOA). Upraszczając: skalibrowane mikrofony rejestrują czasy propagacji dźwięku, z których można wyznaczyć kierunek źródła. Jeśli sygnały mikrofonów zostaną celowo opóźnione i nałożone na siebie, matrycę można elektronicznie „kierować” w określone strony, wzmacniając dźwięk z pożądanego kierunku.

Dzięki szybkiej technice dzieje się to ponad dziesięć razy na sekundę, dla maksymalnie 1000 kierunków przestrzennych w podanym paśmie częstotliwości. Wykryte skupiska dźwięku są modelowane matematycznie i śledzone w czasie. Następnie sygnały są wyodrębniane i przekazywane do sztucznej inteligencji, która je klasyfikuje – na przykład jako „hałas multikoptera”.

Zasięgi, ograniczenia i przyszły produkt

Akustyka ma jednak swoje granice. W otwartym terenie małe drony zabawkowe można wykryć z odległości 100–150 metrów, większe kwadrokoptery z kamerami najwyżej z 300 metrów. W przypadku dużego drona typu widok z perspektywy pierwszej osoby (FPV), heksakoptera lub oktokoptera granica wynosi 500–600 metrów. Duże drony z silnikami spalinowymi można wykryć, zależnie od modelu, z odległości ponad kilometra. Zaletą jest to, że system działa w pełni pasywnie i dlatego nie można go namierzyć. Planowany produkt końcowy nie będzie przypominał dzisiejszego systemu doświadczalnego.

Ma on wykorzystywać zminiaturyzowane mikrofony MEMS (micro-electro-mechanical system, mikroukład elektromechaniczny) na płytce drukowanej, znane na przykład z telefonów komórkowych.

W praktycznym działaniu transmisja sygnału ma wymagać jak najmniejszej przepustowości. Surowe dane nie są więc przesyłane strumieniowo; całe przetwarzanie sygnałów odbywa się lokalnie w systemie, a na zewnątrz wysyłane są tylko alarmy i komunikaty o zdarzeniach.

Planowane jest zarówno użycie stacjonarne, jak i mobilne. W testach mobilnych system doświadczalny sprawdził się przy prędkościach jazdy do 40–50 kilometrów na godzinę. W ruchu zasięg spada jednak nawet do jednej trzeciej wartości stacjonarnej.

System doświadczalny potrzebuje około 100 watów mocy. Produkt końcowy z mikrofonami MEMS i wbudowaną jednostką obliczeniową ma zużywać mniej niż 50 watów.