研究人员使用无人机麦克风来确定房间的形状

 
无人机可以单独使用麦克风来确定房间的形状吗?普渡大学的研究人员正是在这项研究中发现的，该研究将于下周发表在《 SIAM应用代数与几何学报》上。在其中，他们提出了一种安装在无人机上的麦克风阵列，该阵列可以测量扬声器发出的声音，以告知物理环境的数字重建。
通常，麦克风无法确定与每个虚拟声源点相对应的距离，但是该团队设计了一种方法来标记与每个墙壁相关的距离，这一过程被他们称为“回声排序”。事实证明，回声分类仅需要非共面麦克风或不在同一表面或同一平面上的麦克风的刚性配置。
普渡大学数学与电气与计算机工程学教授Mireille Boutin说：“传声器会听到在有限的平面或壁上弹起的一声短促的声音。” “当麦克风听到在墙壁上反弹的声音时，会记录声音的发射和接收之间的时间差。这个时间差对应于声音在这段时间内传播的距离。”
慕尼黑工业大学教授Boutin，Gregor Kemper教授和他的同事以“刚性配置”对准四个麦克风以拾取回声-既在墙上反弹一次的声音(一阶回声)又从每面墙反弹回来的声音(二阶回声)。一阶回声的时间延迟提供了从麦克风到声源镜像的一组距离，研究人员利用该距离对弹跳声音进行建模，就好像它是来自墙后的虚拟声源而不是声源。
具体而言，该小组的回声分类技术发现了四个麦克风测量的距离是否位于四个变量中多项式(由变量和系数组成的数学表达式)的“零集”上，这由计算机代数系统执行的符号计算确定。非零值表示距离不能从同一壁反弹，而多项式等于零表示距离可能来自同一壁。
研究人员期望某些无人机的放置会干扰数学模型，但他们指出，他们的工作在研究范围之外具有广泛的应用范围。他们的论文描述了室内声音源的场景以及放置在车辆上的声源，这些声源可能由于运动而旋转和平移。
肯珀说：“这些麦克风可以放在房间内或任何车辆上，例如汽车，水下车辆或头盔上。” “行驶中的汽车与无人机或水下航行器有一种有趣的方式。它的位置只有三个自由度(x轴，y轴和方向)，而无人机则有六个自由度。我们的工作表明，这六个自由度足以几乎始终检测到墙壁，但这并不一定意味着三个自由度就足够了。汽车或任何地面车辆的情况是我们小组正在进行的研究课题。”
他们留待以后的工作来确定计算量较少的技术以证明相同的结果。