Des scientifiques apprennent aux drones à repérer les cris humains à l'aide
Si quelqu'un a créé un aéronef capable de vous suivre et d'écouter votre voix, cela peut sembler effrayant. Mais que se passe-t-il si vous êtes coincé sous des décombres après une catastrophe naturelle et que les secours ne parviennent pas à vous localiser ? Dans ce cas, un drone de recherche de personnes ne paraît plus être une si mauvaise idée.
Ce concept est au cœur des travaux des ingénieurs de l'institut allemand Fraunhofer FKIE, qui ont créé un prototype de drone destiné à rechercher des personnes en détectant les cris humains et d'autres signes de détresse.
L'un des ingénieurs principaux, Macarena Varela, a présenté les progrès de ce travail lors de la conférence annuelle organisée par l'Acoustical Society of America en juin 2021.
Dans un film de science-fiction d'horreur, il est facile d'imaginer des drones à la recherche de personnes. Varela affirme que ces appareils sont parfaitement adaptés aux situations postcatastrophe, comme les tremblements de terre, les ouragans et les incendies de forêt. Ils peuvent survoler une zone difficile d'accès pour les sauveteurs et déterminer où des personnes sont piégées.
« Les drones peuvent couvrir une vaste zone en moins de temps que les sauveteurs ou les chiens dressés au sol. En cas d'immeuble effondré, il peut alerter et aider les sauveteurs. Il peut accéder à des endroits où ils ne peuvent pas se rendre eux-mêmes »
Les drones aériens sont généralement utilisés pour les opérations de recherche et de sauvetage lors de catastrophes naturelles. Le plus souvent, ils réalisent des prises de vue aériennes des dégâts sur les structures. Certains drones disposent de capacités d'imagerie thermique permettant de détecter la chaleur corporelle, et les drones plus grands peuvent acheminer des médicaments et d'autres biens vers des zones isolées.
Les chercheurs continuent de trouver de nouvelles façons d'exploiter cette paire d'yeux supplémentaire dans le ciel. L'université de Washington présente des drones qui utilisent les odeurs pour détecter les survivants d'une catastrophe. Aerospace Corporation travaille sur des drones capables d'identifier visuellement des chiens et de signaler leur position aux équipes de secours. L'université de Zurich a développé un drone qui change de forme en vol et peut se glisser dans des fissures de forme inhabituelle.
La détection de personnes par acoustique aérienne présente certaines difficultés. Le système auditif devra distinguer les cris humains des sons fréquents dans la nature, comme le vent et les voix d'animaux. Il pourra également être nécessaire de reconnaître des schémas liés aux coups de pied, aux claquements et aux autres moyens que les personnes utilisent pour attirer l'attention des équipes de secours.
Les ingénieurs de FKIE ont tenu compte de ces situations lors de la création de leur drone conceptuel. Ils ont d'abord eu besoin d'une base de données de bruits humains « impulsifs » pour entraîner le drone. Ils ont enregistré leurs cris, des coups frappés et d'autres sons pouvant indiquer que des personnes sont en danger.
Ils ont ensuite analysé chaque fréquence sonore afin de trouver des « signatures » communes, qu'ils ont utilisées pour entraîner le logiciel d'intelligence artificielle. Selon Varela, ils ont également travaillé sur le filtrage du bruit produit par les rotors des drones et des autres sons de l'environnement.
Une fois la partie logicielle achevée, les ingénieurs ont assemblé un système de minuscules micros numériques afin d'obtenir des angles « précis » d'où provient le son. Selon eux, les micros numériques, comme ceux des smartphones et des appareils auditifs, sont meilleurs, car ils ne nécessitent pas un équipement aussi encombrant que les micros analogiques ou traditionnels.
L'équipe a placé un groupe de micros sous le drone et utilisé des techniques de traitement du signal qui lui permettent de suivre la provenance du bruit humain. Le système augmente également le volume et la clarté de la parole.
Pour l'instant, ils ont mené avec succès des expériences « en plein champ » et constaté que le drone localise la victime en quelques secondes après avoir capté le son. Dans une vidéo de démonstration, le drone est montré en vol stationnaire au-dessus du sol, puis il se tourne vers le chercheur qui fait du bruit et appelle à l'aide depuis le sol.
Les ingénieurs sont déjà parvenus à détecter et localiser des sons impulsifs avec une très grande précision malgré le bruit des drones. Ils sont en train de déposer un brevet pour leur méthode de suivi sonore au moyen de micros. Ils souhaiteraient ensuite ajouter au drone un micro à fréquence plus élevée afin de capter davantage de signaux sonores.
L'idée est de capter des bruits à plusieurs centaines de mètres de distance. Dans le monde réel, les données sur la position de la victime pourront un jour être transmises par réseau sans fil aux services d'urgence. Depuis la présentation de cette innovation, plusieurs organisations ont contacté l'équipe de chercheurs, intéressées par une collaboration.
Avant tout, l'institut de recherche expérimente et crée des prototypes. Il accorde parfois des licences sur ses découvertes à des entreprises centrées sur des produits non commerciaux. Le responsable du développement commercial de l'institution a déclaré : « Nous savons très bien développer des technologies et résoudre des problèmes qui n'ont pas encore de solution. Mais en réalité, le commerce n'est pas notre mission. »
