Когда мы начинали работу над акустическим датчиком, основной задачей было не просто сделать технологичное устройство. Мы хотели создать относительно недорогой прибор, который станет частью РаСАДа — распределённой сети акустических датчиков. Именно сеть, а не отдельный датчик, в перспективе должна обеспечивать мониторинг воздушного пространства, помогая слышать то, что раньше оставалось незамеченным.
Датчик должен быть массовым. Без массовости сеть невозможна. Баланс между точностью, надёжностью и себестоимостью — главный ориентир.
Путь к такому балансу оказался непростым и занял почти два года исследований.
От векторного датчика к решёткам
Первым этапом была работа с так называемыми векторными датчиками. Идея казалась красивой: определить и азимут, и угол места, и скорость источника звука с помощью одного устройства, анализируя эффект Доплера. Мы использовали математические алгоритмы без привлечения нейросетей и надеялись, что этого хватит для требуемой точности.
Однако результаты испытаний оказались далеки от идеала. В лабораторных условиях датчик справлялся, но в реальности ошибки были слишком велики.
Задача оказалась сложнее, чем на бумаге. Теория работала, но практическая точность нас не устроила.
Следующим шагом стали акустические решётки. Мы попробовали объединять несколько микрофонов, усиливая возможности прибора. Здесь подключились алгоритмы бимформинга, фильтрации, а также нейросетевые методы адаптивного шумоподавления. Результаты порадовали — удалось существенно повысить качество определения направления и устойчивость к шумам. Но радость быстро сменилась сомнениями: размеры решётки выходили слишком большими, особенно на низких частотах, где длины волн значительны.
Точность и качество были удовлетворительными, но габариты мешали реальному развёртыванию сети.
Опора на аналог и работа с корпусами
Ключевым переломом стало решение максимально использовать возможности аналогового сигнала. Мы провели большую работу по выбору микрофонов и в итоге остановились на вариантах с отличными акустическими характеристиками и классом защиты IP68. Это было принципиально: датчики должны стоять под открытым небом, выдерживать дождь, снег и пыль.
Параллельно мы исследовали влияние корпусов на акустические показатели. Несколько концептов пришлось отбросить: форма вызывала искажения в АЧХ или ухудшала направленность. Каждый шаг проверялся в акустической безэховой камере, где мы тщательно измеряли характеристики.
Правильный корпус так же важен, как и сам микрофон. Геометрия способна либо «сломать», либо «раскрыть» акустические свойства устройства.
Что получилось сейчас
Сегодня у нас есть рабочий прототип акустического датчика, который демонстрирует высокие показатели по SNR, АЧХ и чувствительности. Мы разрабатываем сразу два варианта: один с вычислениями на борту, другой — без, с передачей данных на сервер. Каждый из них предъявляет свои требования к связи и питанию. Мы рассматриваем LTE, LoRa, Wi-Fi и параллельно тестируем альтернативные каналы.
По питанию мы остановились на решении с встроенным бесперебойным источником: даже при перебоях электросети датчик должен продолжать работать. Для задач, где требуется автономность, будет доступна батарея с увеличенной ёмкостью. Конструкция крепления универсальна: прибор можно поставить и на стену, и на опору.
Архитектура устройства адаптируется под разные сценарии — от канала связи до источника питания.
Что дальше
В ближайшие недели мы планируем показать уже готовые устройства для полевых испытаний. Это станет важным шагом: проверить, как датчик поведёт себя не только в лаборатории, но и на реальной площадке.
Мы уверены, что все наработки — от первых экспериментов с векторными датчиками до оптимизированных корпусов и выбора микрофонов — позволят нам предложить рынку устройство, которое объединит точность, надёжность и доступность. Именно такой датчик нужен для масштабируемой сети РаСАДа, и именно на это мы работаем.
Наша цель остаётся прежней — массовый, доступный и надёжный датчик как основа сети РаСАДа.
