드론의 음향 스펙트럼
인터넷에는 쿼드콥터의 윙윙거리는 소리, 제라늄이 다가오는 울부짖음, 올란의 달그락거리는 소리 등의 녹음이 넘쳐납니다. 이러한 녹음은 압축된 MP3 또는 유사한 형식으로 만들어지며 데이터 압축으로 인해 일부 세부 정보가 손실될 수 있지만 간단한 참조 목적으로는 매우 적합합니다.
쿼드콥터 녹화부터 시작하겠습니다.
시간 표현의 기록 신호(오실로스코프에서 볼 수 있는 것)는 항상 그렇듯이 불분명해 보입니다.
더 높은 배율에서는 전체 진폭의 불안정한 주기성을 추적할 수 있습니다.
하지만 내부 내용을 이해하려면 스펙트럼 이미지를 살펴봐야 합니다. 일반적으로 다음과 같습니다.
수평은 시간, 수직은 주파수, 밝기는 주어진 순간에 주어진 주파수에서의 신호 진폭입니다.
여기에 등거리 평행선이 많이 있습니다. 이는 오디오 신호의 고조파입니다. 이러한 신호에서 이들 사이의 거리를 기본 톤이라고 합니다. 분명히 주요 톤은 엔진 속도와 프로펠러 블레이드 수의 곱이며 인접한 프로펠러 블레이드의 상호 작용에 추가 영향을 줄 수 있습니다. 기동 중에 엔진 속도가 어떻게 변하는 지 확인할 수 있습니다.
스펙트로그램의 일부를 만들면 별도의 섹션에서 다음을 볼 수 있습니다.
여기에는 약간의 모호함이 있습니다. 여기 왼쪽에는 짝수 고조파와 홀수 고조파로의 강력한 구분이 있거나 저조파에서 뭔가가 나왔습니다.
주파수 분해능을 높이거나 낮추기 위해 추가 스펙트럼 분석을 도입할 수 있습니다. 첫 번째 경우에는 시간 분해능을 희생하면서 더 나은 주파수 분해능을 제공합니다. 반대 행동도 가치가 있습니다. 주파수 분해능이 증가하면 헬리콥터를 조종할 때 엔진 속도의 불균형으로 인해 이것이 어떻게 수행되는지 확인할 수 있으며, 이는 주파수 대역 분할에서 나타납니다.
주파수 해상도를 낮추면 시간적 세부 사항을 명확하게 볼 수 있습니다.
고조파의 진폭이 깜박이는 것을 볼 수 있습니다.
"제라늄"의 음향 추적
여기서는 접근 방식과 최종 피크에 대한 고주파 분해능 스펙트로그램을 볼 수 있습니다. 무인 비행기.
그림에는 흥미로운 것들이 많이 있습니다.
스펙트럼 막대 사이의 거리가 113Hz(다이빙 섹션 전)이고 휴대폰의 마이크 신호 필터링으로 인해 기본 고조파 스펙트럼 막대가 보이지 않는다는 사실부터 시작해 보겠습니다. 이 주파수는 엔진 속도, 실린더 수, 배기 위상 분포 계수 및 엔진 클럭 속도의 곱입니다.
짝수 고조파는 홀수 고조파보다 진폭이 더 크다는 점은 주목할 가치가 있습니다.
전자 분야 경험이 있는 사람이라면 어떤 주기 신호가 고조파에서 서지를 생성하는지 명확하게 알 수 있습니다.
시간 분해능이 증가하고 주파수 분해능이 감소함에 따라 다음이 분명해졌습니다.
고조파 진폭이 불안정하다는 것입니다.
그러한 드론의 접근을 탐지해야 한다면 엔진 사운드 스펙트럼의 주요 에너지가 거기에 집중되어 있기 때문에 스펙트럼의 저주파 부분에서 수행되어야 합니다. 우리의 귀는 스펙트럼의 저주파 부분에 극도로 둔감합니다. 분명히 우리 마이크는 초저주파에 가까운 영역에서 높은 매개변수가 작동하도록 설계되지 않았습니다.
한편, 이러한 주파수의 소리는 최소한의 감쇠를 경험하며 장거리로 이동할 수 있습니다(코끼리와 고래는 이를 잘 알고 있습니다).
자, 이제 "Orlan"을 살펴 보겠습니다.
여기에서도 기본 톤의 고조파가 돋보입니다. 이 경우에는 68Hz입니다. 적어도 낮은 주파수 범위에서는 짝수보다 약간 더 큽니다.
여기에서 상당히 풍부한 스펙트럼은 드론이 숲의 가장자리와 짧은 거리에서 이륙하기 전에 녹음이 이루어졌다는 사실로 설명됩니다. 스펙트럼의 전체 상단 부분은 아직 증발할 시간이 없습니다.
이 녹음의 가치는 필터링을 통해 첫 번째 고조파가 제거되지 않았다는 것입니다.
로그 주파수 스케일을 사용하면 스펙트럼의 가장 낮은 부분을 식별할 수 있습니다.
여기서 68차 고조파(XNUMXHz) 진폭의 변동은 드론의 엔진 속도 컨트롤러의 작동으로 설명할 수 있습니다.
몇몇 결론들
1. 드론이 발산하는 음향을 통해 드론의 통과를 감지한다는 아이디어는 꽤 오랫동안 공중에 떠돌았습니다. 최근 우크라이나에서는 8대의 휴대폰 네트워크가 구축되어 작동하고 있다는 보고가 있었습니다. 이 우크라이나 네트워크가 러시아 영토에 진입하지 않는다는 사실은 사실이 아닙니다. 우크라이나의 특히 강렬한 다림질의 순간 항공 예를 들어, 밤이나 아침에 대형 항공기의 소음으로 알 수 있습니다.
컴퓨터나 스마트폰의 해킹에 대한 저항력에 대한 환상은 없지만, 이미 Google Play 수준에서 스마트폰에 특정 코드를 삽입하는 것은 가능합니다. 예를 들어, 초기 음향 처리를 위한 모든 기본 요소는 널리 사용되는 음성 메신저에서 사용할 수 있습니다. 최대 1,5-2kHz의 제한된 주파수 범위를 지속적으로 처리하도록 제한하면 프로세서에 상당한 부하가 발생하지 않습니다.
2. 적을 탐지하는 임무 외에 드론, 드론의 음향 특성을 줄이려는 반대 목표도 가능합니다. 예를 들어, 전자 제품에서 스펙트럼 선의 진폭을 줄이는 것이 불가능할 경우 스펙트럼 선을 번지게 하여 결합이 이루어지는 속성을 줄이려고 할 수 있습니다.
3. 위의 모든 것에서 얻을 수 있는 것은 주로 그것을 행하는 사람에 달려 있습니다. 제가 이것을 언급하는 이유는 1983년부터 2012년까지 연구 기관과 디자인 국에서 일하면서 지역 대중이 원시적이고 어리석게 예산을 샅샅이 뒤지고 있는 그곳의 현실을 충분히 보았기 때문입니다.
지금은 대규모 민간 기업에서 일하고 있습니다. 때때로 우리 회사인 이 거대 기업은 매우 사소하지 않은 기술적 문제와 문제에 연루되었습니다. 이 순간 분명히 시간이 흐르고 있는 것처럼 느껴지기 시작했습니다. 이러한 복잡한 문제를 해결하는 첫 번째 단계에서 관련 전문가의 눈에는 공포가 뚜렷이 보였습니다...
그러나 문제를 신속하고 효율적이며 고품질로 해결할 수 있는 사람들에게 큰 기회를 제공하는 것은 바로 이러한 작업입니다.
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