Расчет положения объекта по звуку

Еще немного деталей. В звуках, издаваемых птицами, могут присутствовать частоты в районе 1 кГц и выше. Так что отделаться только присутствием частот не получится. Надо смотреть весь спектр и сравнивать с известными спектральными отпечатками вероятных целей или их частей (например, тот же звук винта). Неплохо бы также сравнивать со спектрами известных ложных целей, чтобы, например, выделить, грубо говоря, 1 кГц всплеск от дрона на фоне птичьей трели, имеющей в своем спектре близкие частоты.
Плюс всякие гадости, вроде интерферренции, дифракции, отражений, эффекта Доплера, которые внесут весомое разнообразие в значения фаз и частот принимаемых сигналов на микрофонах. Так что математический аппарат серьезный потребуется для фильтрации и анализа.

 

нужно четкое т.з.

 

математический аппарат давно уже разработан, подлодку секут на расстоянии сотни км, а если что-то делать не хочешь, то причин можно много найти.
Только в реальности - дрон не подлодка, пока его звук засечешь - он уже уйдет, соотношение скоростей для подлодок (скорость звука в воде свыше 1500 м/с при скоростях подлодок десятки км/ч) и дронов (он может и 100 м/с при скорости звука около 300 м/с) настораживает. Сапоги бьют дронов по данным рлс, никакой акустики.

 

Короче, вычислить расстояние корреляцией нереально. Отличить звук дрона от посторонних шумов сложно, но можно. Вычислить направление можно достаточно легко, например вращая направленный микрофон при помощи сервы или другого привода. Вычислить расстояние можно при помощи двух таких вращающихся микрофонов методом триангуляции, как было сказано выше, но разнести их нужно подальше чем на полметра, на сколько именно нужно вычислять. Смотря какое максимальное расстояние требуется определять.

 

А если дрон сверхзвуковой (что, кстати, в наше время вполне реально)?

Отож, что никакой акустики. В наше время летательные аппараты слишком шустрые, чтобы их звуком засекать.

Впрочем, если речь идет о перехвате исключительно "бытовых" дронов, с небольшими скоростями (единицы и десятки метров в секунду), можно и звуком. Только не надеяться на примитивные системы. Без механического сканирования и серьезного математического аппарата не обойтись.
Но и в этом случае в силу несравнимого отношения скорости цели к скорости распространения анализируемого сигнала, а размера цели к длине волны точность, сопоставимую с радио, достичь никак не получится. Оно и в эпоху винтовой авиации (приведенное тут ранее фото акустического агрегата как раз тех времен) не особо получалось. Только весьма примерный азимут для наведения истребителей и первичной оценки угрозы.
А по более серьезным целям в реальной жизни можно разве что использовать данные с далеко вынесенных пассивных акустических постов для скрытного наблюдения и немедленной активации и ориентации на соответствующие направления более других средств в случае обнаружения характерного шума.

 

ментовскую камеру с регистрацией скорости надо брать, гибдэдэшники полобласти этими камерами обставили - может где у них неликвид завалялся, как раз для регистрации дронов пойдет. Сотф только переделать нужно будет.

 

ну вряд ли дрон умеет летать со скоростью 3.6 км/ч (1 м/с), это все же самолет, а не коптер.
Если можно работать с фазой - механического сканирования не нужно.
Размер дрона как раз порядка длины волны (или больше) уже на 1 кГц.

 

Как альтернативу предлагаю тепловизор.

 

По проекту - т.к. единственная оценка стоимости была в районе 10к, что значительно выше бюджета, то в текущем виде задача снимается. Всем спасибо!

 

Дабы не плодить темы, попрошу еще оценить стоимость/сложность создания системы, способной определить вектор направления до квадрокоптера для наводки без определения дальности цели. Насколько я понял, эта задача вполне реализуема.

 

ну как бюджет будет реальным, обращайтесь.
И т.з. должно быть реальным.
Задача безусловно реализуема, и даже реализована, см. например "железный купол" компании Рафаил. Но там ценник несколько гигов плюс 25к за пуск. Ясен пень, не рублей.
пы сы
----вектор направления до квадрокоптера
вроде как в первоначальной постановке дрон фигурировал?

и кстати:
Darpa, the Defense Department's way-out researchers, are looking to spend about $11 million over three years for their drone-killer.....

 

Бюджет реальный, но ограниченный))
О ТЗ на этом этапе не может быть речи.
Первоначально фигурировал квадрокоптер, хотя иногда я использовал слово "дрон" для краткости, т.к. по сути это одно и то же.

 

Не сюда эта задача. Здесь проблема даже не в программной части, а в аппаратной. Нужны специальные чувствительные направленные микрофоны и т.п., что само по себе недешево. Не думаю, что такие спецсредства здесь способны изготовить.

 

Мне только одному кажется, или совсем не рассматривается "эффект доплера"? Дрон, летящий к вам будет иметь частоту более высокую, чем дрон, от вас улетающий....

Самый простой способ - трилатерация. https://ru.wikipedia.org/wiki/Трилатерация
Сложно реализовать, так как:
- во-первых, трудно определить атаку (начало звука), то есть расстояния определяются только по характерным АЧХ изменениям. Для этого фильтры итд. (очень сложно)
- во-вторых, на открытой площадке звук может "сдуть" ветром (энергия звука все же через молекулы воздуха передаётся).
- в-третьих, как следствие второго, иногда отраженный сигнал от стен может восприниматься громче, чем прямой.
- в-четвертых, (мелочи), чтобы пользоваться на открытой площадке профессиональными микрофонами, нужна серьёзная ветрозащита....

Резюме.
Профессиональная ветрозащита стоит более одного килобакса ("цеппелин" плюс "собака").
Микрофон направленный (хотя вопрос, мб лучше как раз будет микрофон давления, а не "градиента давления", чтобы частотку лучше отображал - это нужно же будет по всему спектру анализ делать, тем более трудно в расчёты вносить направления микрофонов (то есть куда "смотрит" микрофон градиента давления)). Микрофон давления (или omni, или "круг") не режет никакие частоты, в отличие от кардиоиды, гиперкардиоиды, суперкардиоиды итд (там низы срезаются все).
(Вспомнил, когда-то решал аналогичную задачу в закрытом помещении. Пришел к выводу, что направленные микрофоны не годятся - только круги, так как направленный микрофон, "смотрящий" не в сторону источника звука может хуже определить первый прямой сигнал, но дать кучу ложных отраженных сигналов от стен, соответственно, внесет больше неточностей.)
Стоимость одного такого микрофона средненького - тоже килобакс.
Ну, и с нуля программно-аппаратный комплекс разрабатывать....(ЦАП-АЦП, multitrack, фильтры, алгоритм)
Микрофонов должно быть как минимум 4. Лучше - больше (помним про отраженные сигналы? Нужны проверки. Расстояние метр, думаю, маловато будет)
И про Доплера не забываем, вносим поправочки.....
Задача непростая, на коленке не сделать.

P.S. Да, кроме как звуком решить - только радар.

P.P.S Кстати, в Нью-Йорке разработана система "как по выстрелам определить в каком квартале стреляют". Но это гораздо проще сделать - есть очень яркая атака звука. И то там на это ушли годы разработки и огромные бабки.

P.P.P.S. Может HRTF-технологии. Пока не думал. нужно время и деньги.

 

Направление по одной оси можно, а расстояние, скорость и положение как?

 

А что Вы будете с этой осью делать?..... Дрон же на на Вас (на Ваш микрофон) летит, а где-то в пространстве, приближаясь или удаляясь.

Только трилатерация. И про 2D забудьте. только трехмерность

 

Точно, расставить микрофонов по поверхности и вычислять цель по триангуляции. Проще не придумаешь.

 

Возможно, Вы правы.
Для триангуляции нужна матрица микрофонов XY, расставленная на земле.
По разнице уровней искать суммирующий вектор. Только когда звук дойдет, дрон уже будет в другом месте.

 

имхо дискуссия переходит в чистой воду философию, ибо тс заплатить за адекватное решение не сможет.

 

То сразу понятно было.