W porównaniu z innymi sonarami o podobnych gabarytach i przeznaczeniu, ten opracowany przez zespół z NUS zapewnia lepszy kompromis między klarownością obrazu, liczbą czujników i rozmiarem zastosowanej matrycy sensorów. Konwencjonalne techniki procesowania echa dźwięku zwykle zawodzą, gdy czujników jest zbyt mało lub są one rozproszone. Jednak metoda przetwarzania sonaru przygotowana przez badaczy z NUS pozwala wyodrębnić informacje z sygnału i nadal gwarantować klarowność obrazu w takim scenariuszu.
Badania naukowców z Singapuru zostały opisane w artykule opublikowanym w: „Communications Engineering” w zeszłym roku.
Interpretacja sonaru inspirowana delfinami
Badacze zaobserwowali, że ssaki te są w stanie akustycznie skanować obiekty pod wodą i wizualnie wybierać pasujące. Pokazało to, że echo dźwięku delfina emitowane przez przedmiot zawierało informacje o kształcie elementu. Następnie zarejestrowali echa ssaków generowane podczas skanowania określonych struktur pod wodą.
Na podstawie swoich obserwacji zespół zbudował jednostkę biomimetyczną, która była repliką biologicznego sonaru delfina. Całość ma szerokość około 25 cm i wielkość głowy badanego ssaka. Jest ona przeznaczona do emitowania ostrych, impulsywnych dźwięków przypominających te generowane przez jednostkę z rodziny delfinowatych. Do wysyłania dźwięków z różnych kierunków służą trzy nadajniki. Następnie naukowcy przetworzyli zbiór tonacji zarówno delfina, jak i sonaru, aby zwizualizować, co echa ujawniły na temat kształtu przedmiotu.
Aby uzupełnić sprzęt, zespół opracował innowacyjne oprogramowanie umożliwiające lepszą wizualizację echa, a opierając się na hipotezie, że delfiny wykorzystują wcześniejsze informacje do przetwarzania swojego, naukowcy włączyli koncepcję gęstości elementów do aplikacji. Zakłada się, że ze skanowanej przestrzeni tylko niewielki procent jest zajęty przez jakąś strukturę. „Korzystanie z uprzednich danych, takich jak gęstość obiektów, jest intuicyjne. Jest to coś, co ludzie robią przez cały czas — zamieniamy własne rozumienie rzeczywistości w oczekiwania, które mogą przyspieszyć nasze wnioski i decyzje. Na przykład przy braku innych informacji, ludzki mózg i system widzenia mają tendencję do zakładania, że na obrazie światło pada na przedmiot z góry” — powiedział dr Hari Vishnu, starszy pracownik naukowy w NUS TMSI.
Skuteczność oprogramowania została zademonstrowana, gdy było w stanie wizualizować dane z echa jednostki podczas skanowania elementu, a także sygnały wytwarzane przez ich kompaktowy sonar. Konwencjonalne podejście do procesowania obu rodzajów echa sonaru skutkowało zaszumionymi obrazami. Jednak nowatorskie ujęcie przetwarzania dało lepszą rozdzielczość, a tym samym ostrzejsze odczyty. Oprogramowanie jest również w stanie generować wizualizacje za pomocą zaledwie trzech kliknięć, co pozwala na szybkie działanie systemu. Nowa metoda przetwarzania może przynieść potencjalne korzyści w podwodnych sonarach komercyjnych lub wojskowych. Można je na przykład wykorzystać do skanowania dna morskiego w celu wyszukania cech, które uda się spożytkować do ułatwienia nawigacji. Kompaktowość sonaru sprawia, że można go również zamontować na podwodnych bezzałogowych robotach do eksploracji oceanów.
Źródło: https://techxplore.com/news/2023-01-dolphin-inspired-compact-sonar-underwater-acoustic.html
Cool? Ranking DIY
