Academic Journal
THE METHOD OF MUTUAL SPECTRA IN UAV NOISE DETECTION PROBLEMS
| Title: | THE METHOD OF MUTUAL SPECTRA IN UAV NOISE DETECTION PROBLEMS |
|---|---|
| Source: | Science-based technologies; Vol. 57 No. 1 (2023); 28-36 Наукоемкие технологии; Том 57 № 1 (2023); 28-36 Наукоємні технології; Том 57 № 1 (2023); 28-36 |
| Publisher Information: | National Aviation University, 2023. |
| Publication Year: | 2023 |
| Subject Terms: | detection devices, UAV, detection, взаємний спектр, mutual spectrum, spectral characteristics, виявлення, методи пеленгування, пеленгування, acoustic noise, акустичні шуми, БПЛА, direction findingdirection finding, direction finding methods, пристрої виявлення, спектральні характеристики, detection range, дальність виявлення |
| Description: | The article is devoted to the relevant direction of acoustic detection of UAVs, in connection with the increasing demands on aerial surveillance and reconnaissance systems. The physical fields that can be detected by a UAV detection device are very diverse: electromagnetic, optical, and acoustic. In turn, the acoustic field is characterized by a band of noise-like signals that can be interpreted as useful and interfering. Moreover, a wide range of UAVs is not always subject to detection. Therefore, it would be desirable to obtain an acoustic device that could provide signal variability over time. In addition, the properties of the acoustic field include spatial selectivity - the direction of arrival of the useful signal. There are also spectral features due to the fact that the signal we are considering is broadband. Therefore, parallel use of several detection paths is recommended to increase reliability. In this regard, it is expedient to consider a device that implements the principles of parallel and sequential spectral analysis. The range calculations should be carried out according to the main level of acoustic localization with subsequent correction of the energy range of action with the features of atmospheric distribution of sound velocity. Thus, the above provisions and the general state of development of UAV noise direction finding devices indicate that the proposed work is useful and relevant in a wide range of applications. The purpose of the article is to expand methods of UAV detection using spectral analysis tools in conditions of broadband interference and signals. The scientific novelty of the proposed work lies in the use of acoustic localization methodology for the task of UAV noise direction finding in conditions of isotropic and anisotropic acoustic interference. As a result of experiments conducted in natural and laboratory conditions, it was determined that the detection path based on mutual spectrum was the most efficient and informative among the detection paths based on intensity, mutual spectrum, and narrowband spectrum. The predicted detection range of UAVs was calculated, which includes both geometric and energetic distances. The structure, operating principle, and display of measurement results in laboratory and natural conditions were implemented using the LabView software package. The results of this work may help in the development of an acoustic air noise localization system that implements the principles of detecting noise-like signals using spectral and correlation methods and can be applied as part of a multisensor complex for detecting and direction finding of UAVs. Стаття присвячена актуальному напрямку акустичного виявлення БПЛА, у зв’язку зі зростаючими вимогами до систем повітряного спостереження та розвідки. Фізичні поля, що можуть бути зареєстровані пристроєм виявлення БПЛА є дуже різноманітними: електромагнітні, оптичні та акустичні. В свою чергу акустичне поле характеризується низкою шумоподібних сигналів, які можуть бути розцінені як корисні та завади. До того ж широкий парк БПЛА не завжди піддається виявленню. Тому хотілося б отримати такий акустичний пристрій, що міг би забезпечити мінливість сигналу з плином часу. Крім того, до властивостей акустичного поля відносяться і просторова вибірковість – направленість приходу корисного сигналу. Також існують спектральні особливості, через те, що сигнал який ми розглядаємо є широкосмуговим. Тому для збільшення надійності рекомендується паралельне використання декількох трактів виявлення. У зв’язку з цим, є доцільним розглядати пристрій, в якому реалізовані принципи паралельного і послідовного спектрального аналізу. Розрахунки дальності дії пристроїв мають виконуватись відповідно до основного рівня акустичної локації з подальшим корегуванням енергетичної дальності дії з особливостями атмосферного розподілення швидкості звуку. Отже, вище наведені положення і загальний стан розробок пристроїв шумопеленгування БПЛА вказують на те, що запропонована робота є корисною і актуальною в широкому діапазоні застосування. Мета статті – поширення методів виявлення БПЛА з використанням засобів спектрального аналізу в умовах широкосмугових завад і сигналів. А наукова новизна запропонованої роботи полягає в використанні методології акустичної локації на задачі шумопеленгуання БПЛА в умовах ізотропних та анізотропних акустичних завадах. В результаті експериментів в натурних і лабораторних умовах було визначено, що з трактів виявлення за інтенсивністю, взаємним та вузькосмуговим спектром, найефективнішим та найпоказовішим виявився саме тракт виявлення за взаємним спектром. При цьому розраховано прогнозовану дальність виявлення БПЛА, що включає геометричну і енергетичну дальності. Структура, принцип дії та відображення результатів вимірювань експериментів в лабораторних та натурних умовах реалізовано за допомогою інструментального лабораторного пакета LabView. Результати даної роботи можуть допомогти у створені акустичної системи повітряного шумопеленгування, що реалізує принципи виявлення шумоподібних сигналів із залучення спектральних та кореляційних методів, і яка може бути застосована у складі мультисенсорного комплексу виявлення та пеленгування БПЛА. |
| Document Type: | Article |
| File Description: | application/pdf |
| Language: | Ukrainian |
| DOI: | 10.18372/2310-5461.57.17442 |
| Access URL: | https://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/17442 |
| Accession Number: | edsair.aviationuniv..fada1c804bbb4962c0c0b38ee488889c |
| Database: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.18372/2310-5461.57.17442 |
|---|