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有了扬声器和四个麦克风无人机可以像蝙蝠一样回声定位密码锁

麦克风密码锁
2022年07月21日

有了扬声器和四个麦克风，无人机可以像蝙蝠一样回声定位

与蝙蝠如何使用回声定位来使其自身与周围环境定向相似，数学家发现，借助代数和几何学原理，在无人机上使用麦克风和扬声器也可以做到这一点。

普渡大学数学与电气与计算机工程副教授Mireille“ Mimi” Boutin说，这种信号处理研究在人，水下车辆甚至汽车中都有潜在的应用。

慕尼黑工业大学数学系算法代数教授Boutin和Gregor Kemper致力于通过利用无人机麦克风上的回声来重建房间的墙壁结构中国机械网okmao.com。

当麦克风听到回声时，会记录声音产生的时间和声音听到的时间之间的时间差。该时间差表示在墙壁上弹跳后声音传播的距离。

面临的挑战是确定哪个距离对应于哪个墙壁，这个过程称为回声排序。准确地对回声进行分类，可以确保所有听到的墙壁都真正存在。这样，该算法不会产生“鬼影”墙。

这项研究与工程中的两个互补问题直接相关：本地化（确定环境中的位置）和映射（确定环境的形状）。

Boutin和Kemper所做的研究证明，有可能最小化四个非平面布置的麦克风的设置，以及仅发出一个信号的扬声器来重建房间。他们的工作发表在《SIAM应用代数与几何》杂志上。

下一步将考虑其他情况，例如当无人机的移动受到限制时，或者当无人机在移动时听到连续声音的回声时。

实际上，这种回声定位研究可以多种方式应用。这样的设备可以由人携带，固定在汽车上，或者甚至在水下使用。拥有更多的信号输入将防止仅依靠一种类型的输入（例如倒车摄像机），并提高在更广泛的条件下可以更准确地检测物体的机会。

Boutin说：“许多工程应用程序需要大量的数学运算，有时您需要使用被认为是抽象的数学领域的工具-在这种情况下，是来自可交换代数的方法。”

“它被认为是数学中非常抽象的部分，但是它适用于非常实际的工程问题。这表明应用数学和抽象数学之间的界限可能是多么不清楚，并且工程学确实是一门多学科学科。”