Акустичний модуль для пеленгування малих літальних апаратів

Автор(и)

  • С. О. Козерук Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" https://orcid.org/0000-0003-2400-3954
  • О. В. Коржик Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" https://orcid.org/0000-0001-6793-1676
  • Д. І. Воловик Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
  • Г. С. Пуха Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

DOI:

https://doi.org/10.20535/RADAP.2020.82.25-34

Ключові слова:

малий літальний апарат, акустичний модуль, пеленгування, характеристика спрямованості

Анотація

Актуальність досліджуваної проблеми обумовлена використанням безпілотних малих літальних апаратів для мобільного обслуговування населення по доставці пошти, товарів, забезпечення спостереження і безпеки. Одночасно зростає і небезпека їх використання у акціях, які несуть загрозу як державним, так і приватним інтересам. Для спостереження за об’єктами застосовують пристрої різної фізичної дії, які мають як переваги, так і недоліки. Пасивні акустичні засоби спостереження забезпечують скритість спостереження, але мають невелику дальність виявлення. Збільшити відстань виявлення можна за рахунок удосконалення конструкцій прийомних мікрофонних модулів та розробки ефективних алгоритмів спостереження та локалізації. В роботі представлено акустичний модуль у вигляді тетраедру з мікрофонами розміщеними у його вершинах. Сканування простору по кутовим координатам запропоновано вести із застосуванням алгоритмів формування керованої характеристики потужності або керованої кореляційної характеристики. Для кожного способу приведені теоретичне обґрунтування алгоритмів сканування, результати розрахунку характеристик спрямованості та оцінки похибки визначення кутових координат. Порівняння двох способів встановило перевагу алгоритма керованої просторової кореляційної характеристики (КПКХ) спрямованості по завадостійкості та точності пеленгування. Були проведені лабораторні дослідження пеленгування джерела шуму макетом акустичного модуля. Не зважаючи на реверберацію приміщення вдалось перевірити теоретичні результати та підтвердити перевагу алгоритма кореляційного формування спрямованості. Результати роботи можуть бути використані для створення акустичних пеленгаторів та систем локалізації шумових об’єктів. Запропонований алгоритм КПКХ може бути використано в засобах моніторингу для оцінки акустичних характеристик приміщень, наприклад, для експериментального визначення розташування та оцінки поглинання звука огороджуючими конструкціями, локалізації порушень звукової ізоляції приміщення.

Біографії авторів

С. О. Козерук, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Козерук С. О., к.ф-м.н., доцент кафедри акустики та акустоелектроніки

О. В. Коржик, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Коржик О. В., д.т.н., професор кафедри акустики та акустоелектроніки

Посилання

Birch G. C., Griffin J. C. and Erdman M. K. (2015)UAS Detection Classification and Neutralization: Market Survey 2015. United States. DOI: 10.2172/1222445.

Hassanalian M. and Abdelkefi A. (2017) Classifications, applications, and design challenges of drones: A review.Progress in Aerospace Sciences, Vol. 91, pp. 99-131. DOI: 10.1016/j.paerosci.2017.04.003.

Mandal S., Chen L., Alaparthy V. and Cummings M. L. (2020) Acoustic Detection of Drones through Real-time Audio Attribute Prediction.AIAA Scitech 2020 Forum. DOI: 10.2514/6.2020-0491.

Kozeruk S. O. and Korzhyk O. V. (2019) Detection Small Aircraft by Acoustic Radiation.Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Iss. 76, pp. 15-20. DOI: 10.20535/radap.2019.76.15-20.

Kozeruk S. O. and Korzhik O. V. (2019). Correlation direction finder for small aircraft.Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia, Iss. 79, pp. 41-47. DOI: 10.20535/RADAP.2019.79.41-47

Case E. E., Zelnio A. M. and Rigling B. D. (2008) Low-Cost Acoustic Array for Small UAV Detection and Tracking.2008 IEEE National Aerospace and Electronics Conference, pp. 110-113. DOI: 10.1109/naecon.2008.4806528.

T. Pham and L. Sim (2002) Acoustic detection and tracking of small low-flying threataircraft.23rd Army Science Conference.

Benyamin M. and Goldman G.H. (2014)Acoustic Detection and Tracking of a Class I UAS with a Small Tetrahedral Microphone Array. DOI: 10.21236/ada610599

Sedunov A., Sutin A., Sedunov N., Salloum H., Yakubovskiy A. and Masters D. (2016) Passive acoustic system for tracking low-flying aircraft.IET Radar, Sonar & Navigation, Vol. 10, Iss. 9, pp. 1561-1568. DOI: 10.1049/iet-rsn.2016.0159.

Sedunov A., Salloum H., Sutin A., Sedunov N. and Tsyuryupa S. (2018) UAV Passive Acoustic Detection.2018 IEEE International Symposium on Technologies for Homeland Security (HST), pp. 1-6. DOI: 10.1109/ths.2018.8574129

DiBiase J. H., Silverman H. F. and Brandstein M. S. (2001) Robust Localization in Reverberant Rooms.Digital Signal Processing, pp. 157-180. DOI: 10.1007/978-3-662-04619-7_8

Damarla T. (2015)Battlefield Acoustics, 262 p. DOI: 10.1007/978-3-319-16036-8

Sedunov A., Haddad D., Salloum H., Sutin A., Sedunov N. and Yakubovskiy A. (2019) Stevens Drone Detection Acoustic System and Experiments in Acoustics UAV Tracking.2019 IEEE International Symposium on Technologies for Homeland Security (HST), pp. 1-7. DOI: 10.1109/hst47167.2019.9032916

Chang X., Yang C., Wu J., Shi X. and Shi Z. (2018) A Surveillance System for Drone Localization and Tracking Using Acoustic Arrays.2018 IEEE 10th Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop (SAM), pp. 573-577. DOI: 10.1109/sam.2018.8448409

Didkovskyi V., Kozeruk S. and Korzhik O. (2019) Simple Acoustic Array for Small UAV Detection.2019 IEEE 39th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), pp. 656-659. DOI: 10.1109/elnano.2019.8783262

Kozeruk S. and Serhiienko O. (2018) Approbation of Evaluation Techniques of Acoustic Waves Time Delay for Sound Sources Localization.2018 IEEE 38th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), pp. 582-586. DOI: 10.1109/elnano.2018.8477565

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-09-30

Як цитувати

Козерук, С. О., Коржик, О. В., Воловик, Д. І. і Пуха, Г. С. (2020) «Акустичний модуль для пеленгування малих літальних апаратів», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (82), с. 25-34. doi: 10.20535/RADAP.2020.82.25-34.

Номер

№ 82 (2020)

Розділ

Телекомунікації, радіолокація і навігація, радіоптика та електроакустика

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 С. О. Козерук

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

1.  Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.

2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.

3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах).  Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це:  The Effect of Open Access.