Дрон с ушами для помощи пострадавшим в зонах стихийных бедствий

Когда в регионе происходит стихийное бедствие, в усилиях по спасению пострадавших на счету каждая минута. Но поиск выживших – сложная работа, поскольку при этом может быть значительно повреждена инфраструктура, а большие территории отрезаны от помощи. Поэтому использование дронов, оснащенных камерами дневного света и тепловизорами, становится все более распространенным — они могут быстро пролетать над большими участками разрушенных дорог и домов, определять местонахождение пострадавших и ускорять реагирование спасательных команд.

Проблема в том, что жертвы, оказавшиеся под завалами, не могут быть замечены этими датчиками, а такие факторы, как густой дым, туман или темнота, также ограничивают эффективность камер.

Для подобных сценариев исследователи из Института коммуникации, обработки информации и эргономики имени Фраунгофера (FKIE) работают над решением, позволяющим добавлять к камерам акустические датчики. LUCY — аббревиатура от «система прослушивания» — это часть технологии, разработанная учеными FKIE для спасения жизней людей, погребенных под завалами или оказавшихся в ловушке пожара.

Система LUCY — это массив микрофонов MEMS, 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 устройствах, как смартфоны. Особенностью этой системы является то, что микрофоны прикреплены к нижней части дрона специальной геометрической конфигурации и могут воспринимать звук со всех направлений.

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. 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.

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. Полученные данные о местоположении пострадавших будут передаваться спасательным командам, которые затем смогут использовать планшеты для определения точного местоположения жертв.

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 сразу несколько беспилотных летательных аппаратов.

В настоящее время исследователи FKIE работают над дальнейшими улучшениями экспериментальной системы.

Источник