Detekcia dronov podľa zvuku: Joanneum Research ukazuje mikrofónové pole JR-IcoDome32

Pologuľovitý objekt na stánku grazského inštitútu Joanneum Research na „DroneVation & Defence 2026“ pôsobí futuristicky. Predovšetkým však jasne ukazuje jedno: zostava nemá absolútne nič spoločné s tvarom a veľkosťou možného finálneho produktu. Slúži na výskum pokročilej akustickej detekcie dronov – teda odhaľovania, lokalizácie a klasifikácie dronov pomocou mikrofónových polí a umelej inteligencie (AI).

V súčasnom stave má pologuľa JR-IcoDome32 priemer jeden meter. Pole je osadené 32 všesmerovými mikrofónmi: 26 je na pologuli, 6 na základnej doske.

Ako funguje akustická detekcia dronov

Pomocou beamformingu založeného na GMM (Gaussian mixture model, model zmesi Gaussovych rozdelení) zariadenie vo frekvenčnom rozsahu 300 – 2 300 hertzov odhaduje, z ktorého smeru prichádza viacero zdrojov zvuku (smer príchodu, direction of arrival, DOA). Zjednodušene: kalibrované mikrofóny zachytávajú časy šírenia zvuku, z ktorých sa dá odvodiť smer zdroja. Ak sa signály mikrofónov cielene oneskoria a navrstvia, pole možno elektronicky „nasmerovať“ do určitých smerov a zosilniť zvuk z požadovaného smeru.

Vďaka rýchlej technike sa to deje viac než desaťkrát za sekundu, a to až pre 1 000 priestorových smerov v uvedenom frekvenčnom pásme. Zachytené zvukové zhluky sa matematicky modelujú a sledujú v čase. Signály sa potom extrahujú a odovzdajú umelej inteligencii, ktorá ich klasifikuje – napríklad ako „hluk multikoptéry“.

Dosahy, limity a budúci produkt

Akustika má však svoje hranice. V otvorenom teréne možno malé hračkárske drony zachytiť na 100 až 150 metrov, väčšie kamerové kvadrokoptéry najviac na 300 metrov. Pri veľkom drone s pohľadom z prvej osoby (FPV), hexakoptére či oktokoptére je hranica 500 – 600 metrov. Veľké drony so spaľovacím motorom možno podľa modelu zachytiť na viac než jeden kilometer. Výhodou je, že systém pracuje úplne pasívne, a preto ho nemožno lokalizovať. Plánovaný finálny produkt sa nebude dnešnému experimentálnemu systému vôbec podobať.

Má potom využívať miniaturizované mikrofóny MEMS (mikroelektromechanický systém) na doske plošných spojov, aké poznáme napríklad z mobilných telefónov.

V praktickej prevádzke má prenos signálu vyžadovať čo najmenšiu šírku pásma. Surové dáta sa preto nestreamujú; celé spracovanie signálu prebieha lokálne v systéme a odosielajú sa len poplachy a hlásenia o udalostiach.

Plánované je stacionárne aj mobilné použitie. Pri mobilných testoch sa experimentálny systém osvedčil pri rýchlosti jazdy až 40 až 50 kilometrov za hodinu. Za jazdy sa však dosah zmenšuje až na tretinu stacionárnej hodnoty.

Experimentálny systém potrebuje približne 100 wattov príkonu. Finálny produkt s mikrofónmi MEMS a zabudovanou výpočtovou jednotkou má potrebovať menej než 50 wattov.