Často kladené otázky

Zvukové pole opisujú dve veličiny. Akustický tlak je skalárna hodnota — jedno číslo, ktoré hovorí, aký tlakový rozdiel v danom bode nastal. Akustická rýchlosť častíc je vektorová hodnota — hovorí, ktorým smerom sa častice vzduchu v danom bode pohybujú. Pre predstavu: ak je tlak akustickým ekvivalentom napätia, rýchlosť častíc je akustickým ekvivalentom prúdu. Klasické mikrofóny merajú iba tlak. Priame meranie akustickej rýchlosti častíc vo vzduchu je možné až od deväťdesiatych rokov dvadsiateho storočia.

Akustický vektorový senzor je štvorkanálová sonda: jeden tlakový menič a tri ortogonálne umiestnené senzory akustickej rýchlosti častíc. Tlakový menič určuje, aký druh akustickej udalosti nastáva. Vektor rýchlosti častíc ukazuje, odkiaľ udalosť prichádza — smer aj eleváciu — v jedinom bode v priestore.

Áno, v podstate áno. Vektorový senzor zachytáva zvuk v plnej sférickej bubline okolo seba. Bežné smerové mikrofóny majú úzke zorné pole; tlakové polia majú panoramatický záber, ale vyžadujú rozostup. Vektorový senzor má v tomto smere najlepšie možné zorné pole.

Tlakové pole potrebuje aspoň dva mikrofóny v určitej vzájomnej vzdialenosti — smer sa odvodzuje z časového oneskorenia príchodu. Vzájomná vzdialenosť určuje, na akú frekvenciu je pole optimálne. Vysokofrekvenčný výstrel vyžaduje kompaktné pole s rozmermi okolo pol metra. Nízkofrekvenčný výbuch vyžaduje rozostup až desiatok metrov. Vektorový senzor naproti tomu zachytáva fázovú aj amplitúdovú informáciu v jedinom bode a pokrýva celú zvukovú šírku pásma.

Tlakové detekčné systémy sú konštrukčne určené na určitý druh udalosti — ich geometria je optimalizovaná na konkrétne frekvenčné pásmo. Vektorový senzor je širokopásmový: deteguje nízke frekvencie aj vysoké frekvencie v tom istom uzle. To umožňuje jedinému typu senzora pokryť spektrum od výbuchov po výstrely a tonálne zdroje, ako sú vozidlá alebo vrtuľníky.

Vektorové senzory majú nízku hmotnosť, malé rozmery a nízku spotrebu. To umožňuje nasadenie na vozidlá, samostatné pozemné systémy, malé vzdušné platformy a na vojaka mimo vozidla. Nízke SWaP je základný predpoklad pre široké spektrum nasadení.

Tlakové systémy majú optimálny odstup signálu od šumu len vo veľmi malej časti spektra. Väčšina reálnych akustických udalostí má podpis, ktorý pokrýva širšiu časť spektra. Vektorový senzor je širokopásmový, takže prítomnosť a smer udalosti možno potvrdiť pre viacero častí spektra súčasne. Tým klesá miera falošných poplachov.

Čím nižšia frekvencia, tým väčšia musí byť vzájomná vzdialenosť medzi meničmi v tlakovom poli. V praxi sa preto používajú distribuované systémy, kde sa všetky dáta zbierajú v centrálnej jednotke — kolaboratívny režim. Vektorový senzor zachytáva kompletné smerové informácie v jedinom uzle, takže môže pracovať v nekolaboratívnom režime. To prináša vyššiu robustnosť spracovania, nižšie nároky na prenos dát a možnosti utajenej prevádzky.

Tlakové meniče v horizontálnej rovine dávajú informáciu o bearingu. Vo viacerých vrstvách dávajú aj eleváciu, ale nedokážu rozlíšiť priame signály od odrazov od zeme. Vektorový senzor zachytáva v jedinom bode všetky signály, ktoré cestujú najkratšou cestou medzi zdrojom a senzorom. To je dôležité pre presné určenie smeru v zložitom prostredí.

V tlakových systémoch sa v každom mikrofóne signály zo všetkých zdrojov a odrazov sčítajú skôr, než sa porovnajú s dátami z iných mikrofónov. To spôsobuje nepresnosti. Vektorový senzor zachytáva v jedinom bode všetky signály, ktoré cestujú najkratšou cestou medzi zdrojom a senzorom — to znižuje nepresnosti pri viacerých zdrojoch súčasne.

Závisí od scenára a od sofistikovanosti algoritmov spracovania. Relevantné sú hlasitosť zdroja, terénne podmienky a meteorológia — najviac smer a sila vetra. Ako hrubé pravidlo: čo človek v detstve dokáže počuť, vektorový senzor dokáže detegovať. Konkrétne čísla dosahov sú vždy závislé od scenára a nemali by sa prezentovať ako fixné hodnoty.

Áno. Neosvetľujú cieľ a nedajú sa elektronicky detegovať. Nevyzrádzajú svoju prítomnosť. Pasívne senzory spotrebúvajú oveľa menej energie ako aktívne senzory.

Áno, nedajú sa elektronicky rušiť. Sú tiež odolné voči spoofingu — vysielaniu elektronických signálov s cieľom zmiasť protivníka. To je v porovnaní s radarom výrazná výhoda, pretože radarové systémy sú rušiteľné a boli v minulosti cielene oslepované.

Spĺňajú kritériá malej veľkosti, nízkej hmotnosti a nízkej spotreby. Vzdušná akustická detekcia má navyše výhodu v tom, že medzi zdrojom a prijímačom nie sú prekážky ani odrazy. Vektorové senzory možno použiť aj na ďalšie funkcie dôležité pre UAV — Hear & Avoid a automatické vzletanie a pristávanie.

DroneEAR AI je fúzna vrstva. Akustické udalosti spracúva spolu s RF detekciami, telemetriou, ADS-B a sieťovým Remote ID. Každý zdroj prispieva normalizovanými detekčnými udalosťami — zdroj, hrubá zóna, hodnota spoľahlivosti, bearing, čas. Fúzna vrstva koreluje tieto udalosti a produkuje hodnotenie hrozby len vtedy, keď sa nezávislé zdroje zhodnú.

Nie. DroneEAR AI je funkčný konceptuálny demonstrátor. Signály hrozby dronov sú simulované. Živé verejné feedy sú ADS-B a sieťové Remote ID, ktoré zobrazuje len drony, ktoré sa samy identifikujú, ako kontext. Systém nedeteguje nekooperujúce drony a nie je operačným systémom. Je určený na technickú diskusiu a partnerstvo.

Miera falošných poplachov sa meria v reálnom nasadení na konkrétnej lokalite s konkrétnymi senzormi. DroneEAR AI má v súčasnosti postavený perzistentný záznam všetkých hodnotení a alertov, after-action replay ľubovoľného časového okna a operátorské rozhodovanie o každom alerte ako reálny, falošný alebo neznámy. Report z týchto verdiktov tvorí mieru falošných poplachov. Žiadna miera sa zatiaľ netvrdí — merací nástroj je pripravený, ale meranie si vyžaduje pilot.