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Cerebros de aeromoscas mapeados para detectar el sonido de drones distantes

23 de marzo de 2022

Por primera vez, investigadores australianos han aplicado ingeniería inversa a los sistemas visuales de sírfidos para detectar las firmas acústicas de los drones a casi cuatro kilómetros de distancia.

Los expertos en sistemas autónomos de la Universidad del Sur de Australia, la Universidad de Flinders y la empresa de defensa Midspar Systems afirman que los ensayos que utilizan técnicas de procesamiento de señales bioinspiradas muestran una tasa de detección hasta un 50 % mejor que los métodos existentes.

Los hallazgos, que podrían ayudar a combatir la creciente amenaza global que representan los drones portadores de IED, incluso en Ucrania, se informaron en El Diario de la Sociedad Acústica de América.

El profesor de Sistemas Autónomos de UniSA, Anthony Finn, dice que los sistemas de visión de insectos se han mapeado desde hace algún tiempo para mejorar las detecciones basadas en cámaras, pero esta es la primera vez que la biovisión se ha aplicado a datos acústicos.

«Se ha demostrado que el procesamiento de biovisión aumenta en gran medida el rango de detección de los drones en datos visuales e infrarrojos. Sin embargo, ahora hemos demostrado que podemos captar firmas acústicas claras y nítidas de los drones, incluidos los muy pequeños y silenciosos, utilizando un algoritmo basado en el sistema visual de la hoverfly», dice el profesor Finn.

Las habilidades visuales y de seguimiento superiores del hoverfly se han modelado con éxito para detectar drones en paisajes ocupados, complejos y oscuros, tanto para fines civiles como militares.

«Los drones no autorizados representan amenazas distintivas para los aeropuertos, las personas y las bases militares. Por lo tanto, cada vez es más crítico para nosotros poder detectar ubicaciones específicas de drones a largas distancias, utilizando técnicas que pueden captar incluso las señales más débiles. Nuestras pruebas usando los algoritmos basados ​​en hoverfly, ahora podemos hacer esto», dice el profesor Finn.

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El profesor asociado de Sistemas Autónomos en la Universidad de Flinders, el Dr. Russell Brinkworth, dice que la capacidad de ver y escuchar pequeños drones a mayores distancias podría ser muy beneficiosa para los reguladores de aviación, las autoridades de seguridad y el público en general que busca monitorear un número cada vez mayor de aviones autónomos en espacio aéreo sensible.

«Hemos sido testigos de cómo los drones ingresan al espacio aéreo donde las aerolíneas comerciales aterrizan y despegan en los últimos años, por lo que desarrollar la capacidad de monitorear drones pequeños cuando están activos cerca de nuestros aeropuertos o en nuestros cielos podría ser extremadamente beneficioso para mejorar la seguridad.

«El impacto de los vehículos aéreos no tripulados en la guerra moderna también se está haciendo evidente durante la guerra en Ucrania, por lo que mantenerse al tanto de su ubicación es de interés nacional. Nuestra investigación tiene como objetivo ampliar considerablemente el rango de detección a medida que aumenta el uso de drones en la población civil. y el espacio militar».

En comparación con las técnicas tradicionales, el procesamiento bioinspirado mejoró los rangos de detección entre un 30 y un 49 por ciento, según el tipo de dron y las condiciones.

Los investigadores buscan patrones específicos (banda estrecha) y/o señales generales (banda ancha) para captar la acústica de los drones a distancias cortas o medias, pero a distancias más largas la señal es más débil y ambas técnicas luchan por lograr resultados fiables.

Condiciones similares existen en el mundo natural. Las regiones iluminadas oscuras son muy ruidosas, pero los insectos como el sírfido tienen un sistema visual muy poderoso que puede capturar señales visuales, dicen los investigadores.

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«Trabajamos bajo el supuesto de que los mismos procesos que permiten ver pequeños objetivos visuales entre el desorden visual podrían volver a implementarse para extraer firmas acústicas de bajo volumen de drones enterrados en el ruido», dice el Dr. Brinkworth.

Al convertir las señales acústicas en «imágenes» bidimensionales (llamadas espectrogramas), los investigadores utilizaron la vía neuronal del cerebro de la mosca flotante para mejorar y suprimir señales y ruidos no relacionados, aumentando el rango de detección de los sonidos que querían detectar.

Usando sus habilidades de procesamiento de imágenes y su experiencia en detección, los investigadores lograron este avance de datos acústicos bioinspirados gracias a la financiación del gobierno federal a través del Fondo de Tecnologías de Próxima Generación del Departamento de Defensa.

La financiación apoya en parte soluciones tecnológicas para abordar el uso de drones como armas, que ahora se encuentran entre las armas más mortíferas en la guerra moderna, matando o hiriendo a más de 3000 combatientes enemigos en Afganistán y siendo desplegados en la guerra actual en Ucrania.

Se puede ver un video que explica la tecnología aquí: https://youtu.be/zAmiyaDH5oQ