АЛГОРИТМ ВИЯВЛЕННЯ АКУСТИЧНИХ СИГНАЛІВ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ НА ОСНОВІ АНАЛІЗУ ФРАКТАЛЬНОЇ РОЗМІРНОСТІ
DOI:
https://doi.org/10.33099/2311-7249/2018-32-2-23-28Ключові слова:
безпілотний літальний апарат, акустичний сигнал, показник Херста, фрактальна розмірність, алгоритм виявленняАнотація
У роботі проведено аналіз статистичних характеристик фрактальної розмірності (ФР) акустичних сигналів безпілотних літальних апаратів (БпЛА), широкосмугового шуму та шуму вітру. Встановлено, що значення ФР для широкосмугового шуму підпорядковані нормальному законові розподілу щільності ймовірностей. Запропоновано алгоритм виявлення акустичних сигналів БпЛА на основі аналізу ФР з постійною ймовірністю хибної тривоги. Особливістю алгоритму є те, що значення порогу не залежить від потужності широкосмугового шуму. Проведено дослідження робочих характеристик запропонованого алгоритму. Встановлено залежність ймовірності правильного виявлення акустичного сигналу БпЛА при заданих значеннях ймовірності хибної тривоги від довжини вікна аналізу сигналу та мінімальної кількості інтервалів розбиття даного вікна при розрахунку ФР із використанням показника Херста. Вказано умови для досягнення оптимальних значень показників якості виявлення.Посилання
1. Artiushyn L. М., Mosov S. P., Piaskovkij D. V., Tolubko B. V. (2002), Aerospace intelligence in local wars of the present: experience, issues and trends. Monograph. [Aerokosmichna rozvidka v lokal'nykh viynakh suchasnosti: dosvid, problemni pytannya i tendentsiyi. Monohrafiya], NDUU,Kiev, 208 p.
2. Counter-Unmanned Aircraft System Techniques : Techniques Publication ATP 3-01.81. − Headquarters Department of the Army Washington, DC, 2017, 48 р.
3. Minas B., Goldman G. H. (2014), Acoustic detection and tracking of a class I UAS with a small tetrahedral microphone array,Adelphi,MD20783–1138, ARL-TR-7086 Report, 34 р.
4. Buhaiov M. V. (2015), Algorithm of unmanned aerial vehicles acoustic signals detecting. [Alhorytm vyyavlennya akustychnykh syhnaliv bezpilotnykh lital'nykh aparativ], Visnuk ZDTU, № 74 (3), pp. 46–53.
5. Bougaiov N., Danik Yu. (2015), Hough transform for UAV’s acoustic signals detection, The Advanced Science Journual. Scripers Corporation,United States. Volume ISSUE 6, pp. 65–68.
6. Harvey В., O’Young S. (2018), Acoustic Detection of a Fixed-Wing UAV, MDPI Drones, 18 р.
7. Bernardini А., Mangiatordi F., Pallotti E., Capodiferro L. et al. (2017), Drone detection by acoustic signature identification, IS&T International Symposium on Electronic Imaging, Р. 60−64.
8. Hauzenberger L., Ohlsson E. H. (2015), Drone Detection using Audio Analysis, Master’s Thesis Department of Electrical and Information Technology, Faculty of Engineering, LTH, Lund University, 66 р.
9. Zinchenko S. A., Svijevskij V. P. (2015), Passive acoustic system for unmanned aerial vehicles detection. [Pasyvna akustychna systema vyyavlennya bezpilotnykh lital'nykh aparativ], tezy dopovidey naukovo-tekhnichnoi konferentsii Informatsiyna bezpeka Ukrayiny, pp. 74–75.
10. Gordienko Y. O., Buhaiov M. V., Solonets O. I., Solopij I. A. (2016), Features of acoustic signals of unmanned aerial vehicles. [Osoblyvosti akustychnykh syhnaliv bezpilotnykh lital'nykh aparativ], Nauka i tekhnika Povitryanykh Syl Zbroynykh Syl Ukrayiny, No 1 (22), pp. 32–35.
11. Kloet N., Watkins S., Clothier R. (2017), Acoustic signature measurement of small multi-rotor unmanned aircraft systems, International Journal of Micro Air Vehicles., RMIT University, Melbourne, Australia, Vol. 9 (1)., Р. 3−14.
12. Anishchenko V. S. (1990), сomplex oscillations in simple systems: mechanisms of formation, structure and properties of dynamic chaos in radiophysical systems. [Slozhnyye kolebaniya v prostykh sistemakh: Mekhanizmy vozniknoveniya, struktura i svoystva dinamicheskogo khaosa v radiofizicheskikh sistemakh], Nauka, Moskow, 312 p.
13. Ferguson B. G., Quinn B. G. (1994), Application of the short-time Fourier transform and the Wigner-Ville distribution to the acoustic localization of aircraft, J. Acoust. Soc. Am, Vol. 96, № 2., Р. 821–827.
14. Danyk Y. G., Buhaiov M. V. (2015), Time-frequency-time analysis of tactical unmanned aerial vehicles acoustic signals. [Chastotno-chasovyy analiz akustychnoho vyprominyuvannya taktychnykh bezpilotnykh lital'nykh aparativ], Problemy stvorennya, vyprobuvannya, zastosuvannya ta ekspluatatsiyi skladnykh informatsiynykh system, No 12, pp. 5–17.
15. Pashchenko R. E., Kortunov V. I., Tsiupak D. O., Bardanova O. A. (2013), Recognition of multi-rotor UAV using phase portraits. [Raspoznavaniye BPLA mul'tirotornogo tipa s ispol'zovaniyem fazovykh portretov], Nauka i tekhnika Povitryanykh Syl Zbroynykh Syl Ukrayiny, No 4 (13), pp. 68−72.
16. Pashchenko R. E., Fatieiev A. S,. Tsiupak D. O., Romantsov A. A. (2016), Analysis of fractal dimensions of phase portraits for recognition of multi-rotary UAV. [Analiz velichin fraktal'nykh razmernostey fazovykh portretov dlya raspoznavaniya BPLA mul'tirotornogo tipa], Nauka i tekhnika Povitryanykh Syl Zbroynykh Syl Ukrayiny, No 1 (22), pp. 83−87.
17. Stepanov D. V., Kyzovnikov A. V., (2010), Investigation of fractal properties of radio signals. [Issledovaniye fraktal'nykh svoystv radiosignalov], Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta imeni akademika M. F. Reshetneva, pp. 35−39.
18. Feder E. (1991), Fractals. [Fraktaly], Mir, Moskow, 261 p.
19. Akimov P. S., Bakut P. A., Bogdanovich V. A. (1984), Signal detection theory. [Teoriya obnaruzheniya signalov], Radio i svyaz', Moskow, 440 p.
20. Chumak O. V. (2011), Entropies and fractals in data analysis. [Entropii i fraktaly v analize dannykh], Regulyarnaya i khaoticheskaya dinamika, Moskow, 164 p.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
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 цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати як монографію), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
4. Персональні дані і метадані, які наводяться у статтях, надаються для їх зберігання і оброблення в різноманітних базах даних і інформаційних системах, включення їх в аналітичні і статистичні звітності, створення обгрунтованих взаємозв'язків об'єктів творів науки, літератури і мистецтва з персональними даними і т.п. на території, яка не обмежена.
