Ученые учат дронов выслеживать человеческие крики о помощи
Если кто-то создал летательный аппарат, способный выслеживать вас, прислушиваться к вашему голосу, это может показаться жутким. Однако, что, если вы оказались под грудой обломков после стихийного бедствия, а службы быстрого реагирования не смогли вас обнаружить? Тогда дрон для поиска людей уже не кажется такой плохой идеей.
Эта концепция находится в центре внимания инженеров немецкого института Fraunhofer FKIE, которые создали прототип беспилотника, предназначенного для поиска людей с помощью обнаружения человеческих криков и выявления других признаков бедствия.
Один из ведущих инженеров, Макарена Варела, продемонстрировал успехи этой работы на ежегодной конференции, организованной Акустическим сообществом Америки, в июне 2021 года.
В научно-фантастическом фильме ужасов легко представить дронов, которые ищут людей. Варела утверждает, что эти устройства идеально подходят для сценариев после бедствий, таких как землетрясения, ураганы и лесные пожары. Они могут парить над областью, до которой спасателям трудно добраться, и определять, где люди оказались в ловушке.
«Дроны могут покрыть большую территорию за более короткий период времени, чем спасатели или дрессированные собаки на земле. Если есть обрушенное здание, он может предупредить и помочь спасателям. Он может попасть в места, куда они не могут добраться сами»
Беспилотные летательные аппараты обычно используются для поисково-спасательных операций во время стихийных бедствий. Чаще всего они делают аэроснимки повреждений конструкций. У некоторых из дронов есть возможности тепловидения для сканирования тепла тела, а более крупные дроны могут доставлять медикаменты и другие товары людям в изолированные районы.
Исследователи продолжают находить новые способы применения дополнительной пары глаз в небе. Вашингтонский университет представляет дронов, которые используют запахи для обнаружения выживших после катастрофы. Aerospace Corporation работает над дронами, которые могут визуально идентифицировать собак и сообщать о своем местонахождении спасательным командам. Университет Цюриха разработал дрон, меняющий форму во время полета и помещающийся в щели необычной формы.
Обнаружение людей с помощью воздушной акустики связано с определенными трудностями. Слуховой системе потребуется различать человеческие крики и звуки, которые часто встречаются в природе, такие как ветер и голоса животных. Также может потребоваться распознавать закономерности, связанные с ударами ног, хлопками и другими способами, которыми люди пытаются привлечь внимание спасательных команд.
Инженеры FKIE учли эти ситуации при создании своего концептуального дрона. Сначала им потребовалась база данных «импульсивных» человеческих шумов, чтобы обучить дрон. Они записали свои крики, постукивание и создание других звуков, которые могли быть признаком того, что люди попали в беду.
Затем они проанализировали каждую звуковую частоту, чтобы найти общие «сигнатуры», и использовали их для обучения программного обеспечения искусственного интеллекта. По словам Варела, они также работали над фильтрацией шума, создаваемого роторами дронов, и других звуков окружающей среды.
Когда программная часть была завершена, инженеры собрали систему крошечных цифровых микрофонов, чтобы обеспечить «точные» углы, откуда исходит звук. По их словам, цифровые микрофоны, как в смартфонах и слуховых аппаратах, лучше, поскольку они не требуют такого громоздкого оборудования, как аналоговые или традиционные микрофоны.
Команда поместила группу микрофонов под дрон и использовала методы обработки сигналов, которые позволили ему отследить, откуда исходит человеческий шум. Система также увеличила громкость и четкость речи.
Пока что они провели успешные эксперименты «в открытом поле» и обнаружили, что дрон определяет местоположение жертвы в течение нескольких секунд после улавливания звука. В демонстрационном ролике дрона показали парящим над землей перед тем, как он повернулся в направлении исследователя, который шумит и зовет на помощь с земли.
Инженеры уже преуспели в обнаружении и локализации импульсных звуков с очень высокой точностью при наличии шума дронов. Они находятся в процессе патентования своего метода отслеживания звуков с помощью микрофонов. Затем они хотели бы добавить к дрону микрофон с более высокой частотой, чтобы получить больше звуковых сигналов.
Идея закючается в том, чтобы улавливать шум на расстоянии сотен метров. В реальном мире данные о местонахождении жертвы однажды можно будет отправлять по беспроводной сети службам экстренной помощи. После появления этой разработки различные организации обратились к команде исследователей, заинтересованные в сотрудничестве с ними.
В первую очередь научно-исследовательский институт экспериментирует и создает прототипы. Иногда он выдает лицензии на открытия компаниям, которые сосредоточены на некоммерческих продуктах. Руководитель отдела развития бизнеса учреждения заявил: «Мы хорошо умеем разрабатывать технологии и решать проблемы, решения которых пока нет. Но на самом деле коммерция — не наша задача».
