有了揚聲器和四個麥克風無人機可以像蝙蝠一樣回聲定位

與蝙蝠如何利用回聲定位來使其自身與周圍環境定向類似，數學家發現，借助代數和幾何學原理，在無人機上使用麥克風和揚聲器也可以做到這一點。

普渡大學數學與電氣與計算機工程副教授Mireille“ Mimi” Boutin說，這種信號處理研究在人，水下車輛甚至汽車中都有潛在的應用。

慕尼黑工業大學數學系算法代數教授Boutin和Gregor Kemper致力于通過利用無人機麥克風上的回聲來重建房間的墻壁結構。

當麥克風聽到回聲時，會記錄產生聲音的時間與聽到聲音的時間之間的時間差。該時間差表示在墻壁上彈跳后聲音傳播的距離。

面臨的挑戰是確定哪個距離對應于哪個墻壁，這一過程稱為回聲排序。準確地對回聲進行分類，可以確保所有聽到的墻壁都真正存在。這樣，該算法不會產生“鬼影”墻。

這項研究與工程中的兩個互補問題直接相關：本地化(確定環境中的位置)和映射(確定環境的形狀)。

Boutin和Kemper所做的研究證明，可以最小化四個非平面排列的麥克風的設置，以及僅發出一個信號的揚聲器來重建房間。他們的工作發表在《SIAM應用代數與幾何》雜志上。

下一步將考慮其他場景，例如當無人機的移動受到限制時，或者當無人機在移動時聽到連續聲音的回聲時。

實際上，這種回聲定位研究可以多種方式應用。這樣的設備可以由人攜帶，固定在汽車上，或者甚至在水下使用。具有更多信號輸入將防止僅依靠一種類型的輸入(例如倒車攝像機)，并提高在更廣泛的條件下可以更準確地檢測物體的機會。

Boutin說：“許多工程應用程序需要大量的數學運算，有時您需要使用被認為是抽象的數學領域的工具-在這種情況下，這是可交換代數的方法。”

“它被認為是數學中非常抽象的部分，但是它適用于非常實際的工程問題。這表明應用數學和抽象數學之間的界限可能是多么不清楚，而且工程學確實是一門多學科學科。”