Исследователи из Института интегральных схем общества Фраунгофера в Германии создали прототип беспилотника для поиска людей по крикам во время спасательных операций. Нужные функции добавили в обычный мультикоптер.
![Один из инженеров института интегральных схем общества Фраунгофера на полевых испытаниях беспилотника. Источник: washingtonpost.com Один из инженеров института интегральных схем общества Фраунгофера на полевых испытаниях беспилотника. Источник: washingtonpost.com](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/a2d/ef3/225/a2def3225d6242dceb2c9baa3af08988.png)
Поисково-спасательные отряды и экстренные службы активно пользуются беспилотниками во время проведения операций. Дроны проводят разведку, собирают данные о местности, доставляют лекарства и средства первой необходимости в пострадавшие районы. Также спасатели оснащают дроны тепловизорами и приборами ночного видения для поиска людей.
Использование дронов значительно повышает шансы на успех операции, поэтому исследователи продолжают экспериментировать с их конструкцией и назначением. Например, в 2016 году швейцарские учёные научили беспилотник с машинным зрением искать людей в лесу по тропам, которые они оставляют. В 2020 году американские исследователи создали дрон, ищущий людей по запаху.
В новом исследовании инженеры из немецкого института интегральных схем общества Фраунгофера установили в беспилотник нейросеть и обучили её ориентироваться по крикам людей и звукам, которые они издают находясь в беде. Учёные поставили целью обучить устройство отличать крики от других звуков и подготовить его для проведения поисковых операций на местности.
Для тренировки беспилотника исследователи записали крики, стуки и другие звуки, издаваемые попавшими в беду людьми. Авторы проанализировали звуковые частоты на записях, выделили общие маркеры и обучили нейросеть беспилотника распознавать их. Кроме того, инженеры проработали систему фильтрации фоновых шумов, создаваемых дроном и окружающей средой.
![Прототип беспилотника. Источник: washingtonpost.com Прототип беспилотника. Источник: washingtonpost.com](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/143/7da/f9f/1437daf9fb23a9ba6c16d0c2336ce1b7.jpeg)
В прототип дрона авторы установили нейросеть, работающую на NVIDIA Jetson TX2. Работу устройства обеспечила плата PYNQ-Z1. Для записи звука авторы установили на беспилотник массив микрофонов «воронье гнездо» (Crow’s Nest Array), состоящий из 32 МЭМС-микрофонов ICS-52000 (по 1—2 евро каждый). Кроме того, они установили один конденсаторный микрофон для охвата более широких частотных спектров и повышения точности сигнала.
Особенности использованного массива «воронье гнездо»:
микрофоны расположены случайным образом;
азимут 360° и элевация 180°;
конденсаторный микрофон ?“;
диапазон частот от 5 Гц до 100 кГц;
всенаправленная (круговая) направленность микрофонов;
стационарная работа и работа в динамике;
интегрированная навигационная система;
беспроводная связь, например через через WLAN или LTE;
модульная сенсорная система;
компактная конструкция.
Авторы опубликовали презентацию с подробными характеристиками разработанной ими акустической системы на сайте Morressier.
![В ходе исследования авторы сравнили три акустических системы, среди которых только «воронье гнездо» подходила по всем параметрам. Источник: morressier.com В ходе исследования авторы сравнили три акустических системы, среди которых только «воронье гнездо» подходила по всем параметрам. Источник: morressier.com](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/b25/7db/3e7/b257db3e76f3b9df2782d3a087016108.png)
![Схема обработки звука. Источник: morressier.com Схема обработки звука. Источник: morressier.com](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/c60/f7f/540/c60f7f5402eeb7aaa77e0b14ba18c2c1.png)
![Массив МЭМС-микрофонов для дрона. Источник: morressier.com
Массив МЭМС-микрофонов для дрона. Источник: morressier.com](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/ad1/aa8/a36/ad1aa8a36a4dff8917373295f01765e8.png)
Авторы отмечают, что пространственное распределение и количество микрофонов в массиве имеют решающее значение при определении местоположения человека. Во время поисков беспилотник учитывает, какие из установленных микрофонов поймали звуковые волны и под каким углом. В дальнейшем авторы планируют добавить к дрону высокочастотный микрофон, чтобы фиксировать больше звуков. Инженеры хотят научить дрон распознавать звуки на расстоянии в сотнях метров от источника.
На данный момент исследователи патентуют беспилотник, но коммерциализация не является основной целью их исследовательского института. Они в первую очередь экспериментируют и создают прототипы. После публикации разработки к инженерам обращались различные организации с предложением о партнёрстве, но пока дальнейшая судьба проекта не ясна.
Un_ka
А ведь, на первый взгляд, легко реализуемая идея очень сложна. Ведь в воздухе присутствует и шум ветра, и визг моторов, и доплеровское смещение из-за движения дрона. А вот хорошо бы на дрон поставить громкую пищалку, чтобы выжившие понимали, что нужно подать сигнал.