6月21日消息，近日，德國弗勞恩霍夫協會通訊、信息處理和人機工程學研究所（Germany’s Fraunhofer FKIE institute）的研究人員研制了一種無人機，可以通過麥克風收集聲音，然后分析判斷出人類求救的尖叫聲以及聲音方向，來定位需要幫助的人。

這款無人機配有兩個核心裝置，分別是利用聲音特征訓練出的人工智能軟件和微型數字麥克風構成的陣列，來保證搜尋有效性和快速性。

一、無人機搜救新方向：空中聲學定位

該項目首席科學家之一瑪卡麗娜·瓦雷拉（Macarena Varela）告訴《華盛頓郵報》：“與地面救援人員或訓練有素的狗相比，無人機可以在更短的時間覆蓋更大的區域。如果有倒塌的建筑物，無人機可以提醒和協助救援人員，可以去到救援人員自己無法到達的地方。”

“配置”不同的無人機，常應用于不同場景。例如，多數情況下，無人機被用來拍攝被損壞建筑物的航拍圖像，有些無人機具有熱成像功能來掃描生命體，而較大的無人機可以向偏遠地區受災人員運送醫療用品和其他物品。美國華盛頓大學研究人員設計研發使用氣味來定位災難幸存者的無人機，美國航空航天公司（Aerospace Corporation）正在開發可以在視覺上識別狗，并與救援隊分享它們位置的無人機。

除了給無人機裝上“眼睛”和“鼻子”之外，科學家還想給無人機添加上“耳朵”，來實現更好的搜救效果。

但是無人機使用空中聲學定位面臨挑戰——聽覺裝置需要在人類叫聲和自然界中經常發生的聲音（例如動物叫聲和風聲）之間進行破譯，還可能需要識別求救人員試圖引起救援隊注意的踢腿、鼓掌或其他響動。

FKIE團隊研發這款無人機，正是直面如何能準確識別出哪些聲音才是人類發出的求救信號這類挑戰。

二、無人機“聽聲”，主要依靠識別算法和微型麥克風

FKIE的工程師在構建無人機時，考慮了環境噪音和非人聲求救信號因素，并根據這些進行設計。他們首先記錄了自己的尖叫聲、敲擊聲和其他需要幫助的人可能發出的聲音。然后，研究人員分析每個聲音頻率，以找到共同的特征，并用這些特征來訓練人工智能軟件，調整軟件以過濾掉諸如無人機旋翼聲和其他環境噪音。

除了軟件算法，這個搜尋系統的其余部分并沒有那么復雜。研究人員選擇了能在智能手機上找到的微型麥克風類型，讓無人機保持輕便靈活。采用一種稱為“鴉巢陣列”（CNA）的特定類型的麥克風陣列裝備在無人機下方，結合先進的信號處理技術，來定位求救人員產生特定聲音的準確位置。陣列中空間分布和麥克風數量對估計位置的精度有重要影響，因此正確選擇它們非常重要。

▲定位求救者的概念圖

瓦雷拉向《華盛頓郵報》表示，他們團隊進行了幾次成功的露天測試，他們的無人機在接收到他們發出的聲音后“幾秒鐘內”就成功地估計了某人的位置。下一步，研究人員計劃在樣機中添加一個更高頻率的麥克風，以使其更好地檢測更多聲音。

這不是大眾第一次看到科學家考慮使用聲音來增強無人機的能力。去年，美國普渡大學的研究人員開發了一種系統，該系統允許無人機使用四個麥克風和一個揚聲器進行導航。

結語：“聽聲”無人機拓展搜救場景

無人機具有體積小、造價低、使用方便、對作戰環境要求低等優點，在救援領域越來越重要的作用。無人機也越來越全能，大都配備可見光攝像機、紅外攝像機、三維激光雷達和熱成像儀等傳感器設備，可以完成視頻、圖像采集和定位搜索。

不過無人機的紅外探測器和雷達探測器可探測距離受某些因素限制，后續無人機增加聽覺傳感設備后，有望彌補現有傳感探測器的不足，在災害救援時增加識別概率和加快識別速度，避免更大損失。

編輯：周佳慧

審核：周   爽