ЕЛЕКТРОАКУСТИЧНИЙ ТРАКТ ДЕТЕКТОРА ДЛЯ ВИЯВЛЕННЯ МАЛИХ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2023-167-2-135-144Ключові слова:
дрон, малий безпілотний літальний апарат, спектр, обробка сигналу, виявлення сигналу, підсилювач з автоматичним регулюванням підсилення, аналого-цифровий перетворювачАнотація
Малі безпілотні літальні апарати в останні роки стають дедалі більше популярними як для комерційного, так і для рекреаційного використання. Але з початком війни почала стрімко зростати загроза використання таких дронів в незаконних цілях, таких як розвідувальні операції та терористичні атаки на найуразливіші і найважливіші об’єкти: військову техніку, урядові споруди, аеропорти або місця з великим скупченням людей. Як наслідок, розроблено багато методів для виявлення дронів, але найперспективнішим з них вважається акустичний метод. У статті розглянуто реалізацію простого та дешевого для конструювання акустичного детектора з одним мікрофоном, який дає змогу виявляти звук, що видають двигуни та лопаті дрону, і який потім можна проаналізувати, щоб визначити місцезнаходження та траєкторію руху безпілотника.
Для реєстрації детектором звукових хвиль запропоновано використовувати електретний мікрофон CMA-4544PF-W із поролоновою вітрозахисною насадкою, а для забезпечення широкого динамічного діапазону та захисту детектора від перевантаження — підсилювач з системою автоматичного регулювання підсилення зі зворотним регулюванням на базі інтегральної мікросхеми МАХ9814. Для подальшої цифрової обробки сигналів на ПК, використовуватиметься аналого-цифровий перетворювач з частотою дискретизації 48 кГц і розрядністю 16 біт, та зовнішня звукова карта CM6206 з лінійним входом.
За результатом тестових польотів створено базу аудіофайлів шуму квадрокоптера DJI Mavic 2 Pro, який зараз активно використовується військовими для розвідки, та досліджено точність виявлення об’єкта акустичним детектором. Відстань від дрону до мікрофона впливала на точність виявлення, максимальне значення достовірного детектування становить 40 метрів. Пристрій успішно виконує свої функції, зважаючи на його низьку вартість та простоту в експлуатації, проте для поліпшення характеристик детектор потребує вдосконалення. Спектри отриманих аудіозаписів випромінювання квадрокоптера дозволяють визначити основні частоти тонів, кількість яких збігається з кількістю електромоторів та є важливими ознаками під час розробки алгоритму класифікації безпілотників.
Посилання
G. C. Birch, J. C. Griffin, and M. K. Erdman, UAS Detection, Classification, and Neutralization: Market Survey 2015. United States: N. p., 2015. https://doi.org/10.2172/1222445 .
S. Park, H. T. Kim, S. Lee, H. Joo, and H. Kim, “Survey on Anti-Drone Systems: Components, Designs, and Challenges,” in IEEE Access, vol. 9, pp. 42635-42659, 2021. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3065926 .
С. О. Сокольський, i А. В. Мовчанюк, «Огляд методів виявлення та локалізації малих безпілотних літальних апаратів,» Вісник НТУУ "КПІ". Серія: Радіотехника. Радіоапаратобудування, № 87, с. 46-55, Грудень, 2021. https://doi.org/10.20535/RADAP.2021.87.46-55 .
А. В. Коротун, Н. А. Смирнова, i Я. В. Карандась, Методичні вказівки до практичних занять та самостійної роботи з дисципліни «Мікро- і наносенсори» для студентів спеціальності 153 «Мікро- та наносистемна техніка». Запоріжжя, Україна: НУ «Запорізька політехніка», 2019, 85 с.
Reclamination Managing Water in the West. Resource management plan Navajo reservoir area Colorado and New Mexico. Final environmental assessment and finding of no significant impact. Colorado, USA: Navajo Reservoir RMP/FEA, June. 2008, pp. 295-296.
М. Є. Сухов, С. Д. Бать, В. В. Колосов, i О. Г. Чупаков, Схемотехніка високоякісного звуковідтворення. Київ, Україна: Техніка, 1992, 127 c.
И. М. Мыценко, Д. Д. Халамейда, «Импульсный логарифмический усилитель с автоматической регулировкой усиления в диапазоне частот 1 МГц…8 ГГц,» Радіофізика та електроніка, т. 23, № 1, с. 4-9, 2018. https://doi.org/10.15407/rej2018.01.004 .
С. O. Koзерук, і О. В. Коржик, «Виявлення, локалiзацiя та iдентифiкацiя малих літальних апаратів за акустичним випромінюванням,» Вісник НТУУ "КПІ", Серія: Радіотехніка. Радіоапаратобудування, № 89, с. 29-38, Вересень, 2022. https://doi.org/10.20535/RADAP.2022.89.29-38 .
С. O. Koзерук, і О. В. Коржик, «Кореляцiйний пеленгатор малих літальних апаратів,» Вісник НТУУ «КПI». Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, № 79, с. 41-47, 2019. https://doi.org/10.20535/RADAP.2019.79.41-47 .
В. М. Карташов и др., «Информационные характеристики звукового излучения малых беспилотных летательных аппаратов,» Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб., № 191, с. 181-187, 2017.
Мінрегіон України. 1 сесія. (2013, груд. 27). Наказ № 630, ДБН В.1.1-31:2013 Захист територій, будинків і споруд від шуму. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://dbn.co.ua/load/0-0-0-1814-20 .
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 132
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, так як це може привести до продуктивних обмінів, а також скорішого і ширшого цитування опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
