Когда происходит стихийное бедствие, такое как землетрясение, каждая минута на счету. Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) часто используются для помощи в поиске выживших, поскольку они могут обеспечить первоначальный обзор труднодоступных районов и помочь обнаружить жертвы — при условии, что они видимы.
Исследователи из Института коммуникации, обработки информации и эргономики имени Фраунгофера (FKIE) теперь стремятся закрыть пробел в предоставлении услуг по управлению стихийными бедствиями с помощью новой технологии: в будущем дроны, оснащенные микрофонными решетками, смогут точно определять местонахождение криков о помощи.
и другие акустические сигналы от пострадавших с воздуха и передают информацию об их местонахождении спасательным командам.
Это значительно увеличивает шансы на быстрое спасение пострадавших, которых невозможно обнаружить камерой. Наводнения в Ливии, Греции и Словении, пожары на Гавайях и Тенерифе, землетрясения в Турции и Марокко — когда в регионе происходит стихийное бедствие, в усилиях по спасению пострадавших на счету каждая минута.
Но поиск выживших – сложная работа, поскольку могут быть повреждены здания и дороги, а большие территории отрезаны.
Поэтому использование дронов, оснащенных камерами дневного света и тепловизионными камерами, становится все более распространенным — они могут быстро пролетать над большими участками разрушенной инфраструктуры, определять местонахождение пострадавших и ускорять реагирование спасательных команд.
Проблема в том, что жертвы, оказавшиеся под завалами, не могут быть замечены этими датчиками изображения, а такие факторы, как густой дым, туман или темнота, также ограничивают эффективность камер.
Для подобных сценариев исследователи из Fraunhofer FKIE работают над решением, позволяющим добавлять к камерам акустические датчики: LUCY — сокращение от «система прослушивания», использование массива «Воронье гнездо» — это часть технологии, разработанная ученым FKIE Макареной Варела в сотрудничество с коллегами и руководителем исследовательской группы доктором Марком Ойспуу для спасения жизней людей, погребенных под завалами или оказавшихся в ловушке пожара.
Микрофонная решетка принимает сигналы со всех направлений LUCY — это массив микрофонов MEMS, известный как массив «воронье гнездо», который устанавливается на дроны для определения направления, откуда исходят такие шумы, как крики о помощи, хлопки в ладоши или сигналы стука.
Крошечные, надежные микрофоны MEMS недороги и используются в таких приложениях, как смартфоны.
Особенностью этой системы является то, что микрофоны прикреплены к нижней части дрона специальной геометрической конфигурации и могут воспринимать звук со всех направлений.
«Самая высокая смотровая площадка на кораблях, позволяющая видеть во всех направлениях, называется «воронье гнездо».
То же самое и с «ЛЮСИ» — наша система практически без ограничений слышит во всех направлениях», — объясняет Макарена Варела.
LUCY работает аналогично человеческому уху, которое воспринимает звуковую информацию и передает ее в мозг, где она анализируется.
В случае массивной системы уши заменяются микрофонами, а мозг заменяется блоком обработки сигналов, который определяет направление, откуда исходят шумы. В настоящее время LUCY оснащена 48 микрофонами, позволяющими с высочайшей точностью определять направление источника звука.
«Очевидно, что пространственный слух работает лучше при использовании 48 или более микрофонов, чем при использовании двух акустических датчиков, а также улучшается как целенаправленный слух в определенном направлении, так и способность игнорировать определенные звуки», — говорит доктор Ойспуу.
Кроме того, система способна воспринимать частоты, которые человеческое ухо не может уловить.
В будущем количество микрофонов будет увеличено до 256 датчиков, способных обрабатывать сигналы в режиме реального времени. Отвлекающие окружающие шумы отфильтровываются Система блокирует отвлекающие окружающие шумы, например, от спасательного оборудования, ветра или птиц, а также от жужжащих роторов самого дрона.
Методы искусственного интеллекта (ИИ) и адаптивные фильтры используются для фильтрации сигналов, и в то же время система учится обнаруживать звуковые шаблоны, такие как крики, удары или хлопки, которые могут использоваться людьми, нуждающимися в привлечении внимания.
Чтобы система могла это сделать, она использует базу данных различных звуков или сигнатур, которым ИИ был обучен заранее.
В сочетании с такими методами обработки сигналов, как когерентное формирование диаграммы направленности, это позволяет обнаруживать и классифицировать шумы, а также точно определять угол их падения.
Кроме того, компактный процессор обеспечивает очень быструю обработку сигналов. Когда происходит стихийное бедствие, полученные данные о местоположении будут переданы спасательным командам, которые затем смогут использовать планшеты, например, для определения точного местоположения жертв.
Система LUCY Благодаря своей масштабируемости сенсорные модули и микрофонные решетки можно использовать на многочисленных коммерчески доступных дронах.
Поскольку и технология MEMS, и дроны относительно дешевы, для эффективного исследования зоны бедствия можно использовать несколько беспилотных летательных аппаратов.
Благодаря небольшому весу аварийно-спасательные службы могут носить систему LUCY с собой и использовать ее на земле, а также устанавливать ее на транспортные средства или использовать в качестве стационарного оборудования.
Исследователи FKIE в настоящее время работают над дальнейшими улучшениями экспериментальной системы.
Рубрика: Hi-Tech и Наука. Читать весь текст на android-robot.com.