В Самарском государственном техническом университете пятерка молодых исследователей с инженерно-технологического факультета взялась за задачу, которая по плечу далеко не каждому профильному НИИ. Они конструируют акустический локатор нового поколения. «Умное ухо» способно засечь сразу две угрозы – в воздухе и на воде. Аппарат слышит даже те дроны, от которых отмахиваются дорогостоящие радары.
Инициатива уже получила финансовое одобрение со стороны Фонда содействия инновациям. Победа в конкурсе «УМНИК-2025» добавила проекту не только денег, но и солидного веса. Руководит группой доцент кафедры радиотехнических устройств Александр Нечаев. В его команде Кирилл Неклюдов, Артем Равидович, Карина Сорина, Игорь Мамонтов и Валерия Камынина. Вместе они намерены сделать обнаружение беспилотников не просто эффективным, а по-настоящему массовым и дешевым.
Эфир
Почему обычные радары сегодня напоминают саперов, которые идут по полю с зажженным фонариком? Они светят ярко, но тем самым выдают себя. Любой активный локатор излучает сигнал, и его легко пеленговать средствами технической разведки противника. Современная война дронов подобна игре в кошки-мышки: кто первым включил подсветку, тот и получил противорадиолокационную ракету.
Разработка политеховцев действует иначе. Это пассивный слухач. Он не шлет в пространство ни одной электромагнитной волны. Его фишка в абсолютной скрытности. Устройство просто висит в тишине и внимает окружающему фону. Если над горизонтом появится роторный гул или стрекот лопастей, локатор это услышит. При этом сам останется для врага незаметной тенью.
Слух
Как научить микрофон различать мотор катера и комариный писк квадрокоптера на фоне прибоя? Обычный шумомер здесь не помощник. Нужна сложная оптика для звука. Инженеры применили акустические собирающие линзы. Эти приспособления многократно усиливают слабые сигналы цели. Благодаря линзам дрон заметят гораздо раньше, чем он попадет в зону прямой видимости.
Но просто усилить недостаточно. В городской черте или у морского побережья воздух пронизан тысячами помех. Кричат чайки, гудят машины, плещутся волны. Чтобы вытянуть нужные частоты из этого хаоса, команда использует целый набор алгоритмов. Среди них есть и экзотические методы. Например, кепстральный анализ.
Справка
Кепстральный анализ – это метод обработки сигналов, который позволяет преобразовать исходный сигнал в более компактную форму, выявляя скрытые периодичности и особенности его структуры. Он основан на использовании кепстра – спектра логарифма спектра исходного сигнала.
База
Что такое цифровой отпечаток дрона для этой системы? Это его акустический паспорт. Ребята собирают библиотеку звуков. В ней уже прописаны трикоптеры, квадрокоптеры, гексакоптеры и даже самолетные беспилотники с двигателями внутреннего сгорания. В один момент запись шума превращается в набор четких меток. Алгоритм сверяет то, что слышит «ухо» линзы, с электронной картотекой.
Молодые создатели гордятся именно этой опцией идентификации. Мало заорать: «Воздух!» – важно понять: к вам летит крошечный разведчик с камерой или тяжелый аппарат, начиненный взрывчаткой. Также локатор способен различить малоразмерный беспилотный катер. Дозвуковые дроны, которые висят почти у гребней волн, для больших радаров являются проблемой из-за эффекта подстилающей поверхности. А для акустической системы это просто громкий источник прямо перед носом.
В данный момент коллектив доводит программное обеспечение. Софт калибруют под лабораторные опыты. Скоро начнутся предварительные полевые испытания.
Перспектива
Рынок средств противодействия беспилотникам сейчас похож на рынок лекарств во время эпидемии. Дороговизна и сложность такого оборудования делают их штучным товаром. Нужны простые, недорогие «уши». Самарское устройство претендует на роль такого доступного локатора. Оно универсально. Оно пассивно, а значит, его можно штабелировать десятками без риска создать радиопомехи. Плюс относительная дешевизна открывает дорогу к массовому внедрению на гражданских объектах. Заводы, порты, нефтебазы и стадионы смогут защитить себя, не разоряясь на дорогой электронике.
Группа Нечаева не изобретает велосипед. Акустическая локация стара как мир. Но ребята скрестили старый принцип с аддитивными технологиями и кепстральным анализом. Получился гибрид, который и слышит дальше, и стоит дешевле.
Кирилл Неклюдов, доцент кафедры «Радиотехнические устройства» СамГТУ:
– Мы улавливаем звук, пропускаем его через специальный математический фильтр и сравниваем с существующей базой данных. В результате мы можем с достаточно высокой вероятностью определить – это трикоптер, квадрокоптер, гексокоптер либо БПЛА самолетного типа с ДВС и т. п. При этом само акустическое устройство молчит и не излучает ничего, что могло бы его выдать. Мы также боремся с вредными сторонними шумами, чтобы локатор надежно работал даже в городе или у моря.
