El efecto de la interferencia del mundo real en la extracción de características de CNN y la clasificación de aprendizaje automático de sistemas aéreos no tripulados
Autores: Swinney, Carolyn J.; Woods, John C.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
El efecto de la interferencia del mundo real en la extracción de características de CNN y la clasificación de aprendizaje automático de sistemas aéreos no tripulados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Sistemas aéreos no tripulados
Desafío de seguridad
Señales de radiofrecuencia
Red neuronal convolucional
Clasificación de aprendizaje automático
Interferencia en el mundo real
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Los pequeños sistemas aéreos no tripulados (UAS) presentan muchas soluciones y mejoras potenciales para la industria hoy en día, pero también representan un desafío de seguridad significativo. Solo necesitamos observar los niveles de interrupción causados por los UAS en los aeropuertos en los últimos años. La precisión de los sistemas de detección y clasificación de UAS basados en señales de radiofrecuencia (RF) puede verse obstaculizada por otras señales interferentes presentes en la misma banda de frecuencia, como los dispositivos Bluetooth y Wi-Fi. En este documento, evaluamos el efecto de la interferencia del mundo real de las señales de Bluetooth y Wi-Fi de manera concurrente en la extracción de características de redes neuronales convolucionales (CNN) y la clasificación de aprendizaje automático de los UAS. Evaluamos múltiples UAS que operan utilizando diferentes sistemas de transmisión: Wi-Fi, Lightbridge 2.0, OcuSync 1.0, OcuSync 2.0 y el recientemente lanzado OcuSync 3.0. Consideramos 7 UAS populares, evaluando la detección de UAS de 2 clases, la clasificación de tipo de UAS de 8 clases y la clasificación de modo de vuelo de UAS de 21 clases. Nuestros resultados muestran que el proceso de extracción de características de CNN utilizando aprendizaje por transferencia y clasificación de aprendizaje automático es bastante robusto en presencia de interferencia del mundo real. También mostramos que los UAS que operan utilizando el mismo sistema de transmisión pueden ser distinguidos. En presencia de interferencia de señales tanto de Bluetooth como de Wi-Fi, nuestros resultados muestran una precisión del 100% para la detección de UAV (2 clases), 98.1% (+/-0.4%) para la clasificación de tipo de UAV (8 clases) y 95.4% (+/-0.3%) para la clasificación de modo de vuelo de UAV (21 clases).
Descripción
Los pequeños sistemas aéreos no tripulados (UAS) presentan muchas soluciones y mejoras potenciales para la industria hoy en día, pero también representan un desafío de seguridad significativo. Solo necesitamos observar los niveles de interrupción causados por los UAS en los aeropuertos en los últimos años. La precisión de los sistemas de detección y clasificación de UAS basados en señales de radiofrecuencia (RF) puede verse obstaculizada por otras señales interferentes presentes en la misma banda de frecuencia, como los dispositivos Bluetooth y Wi-Fi. En este documento, evaluamos el efecto de la interferencia del mundo real de las señales de Bluetooth y Wi-Fi de manera concurrente en la extracción de características de redes neuronales convolucionales (CNN) y la clasificación de aprendizaje automático de los UAS. Evaluamos múltiples UAS que operan utilizando diferentes sistemas de transmisión: Wi-Fi, Lightbridge 2.0, OcuSync 1.0, OcuSync 2.0 y el recientemente lanzado OcuSync 3.0. Consideramos 7 UAS populares, evaluando la detección de UAS de 2 clases, la clasificación de tipo de UAS de 8 clases y la clasificación de modo de vuelo de UAS de 21 clases. Nuestros resultados muestran que el proceso de extracción de características de CNN utilizando aprendizaje por transferencia y clasificación de aprendizaje automático es bastante robusto en presencia de interferencia del mundo real. También mostramos que los UAS que operan utilizando el mismo sistema de transmisión pueden ser distinguidos. En presencia de interferencia de señales tanto de Bluetooth como de Wi-Fi, nuestros resultados muestran una precisión del 100% para la detección de UAV (2 clases), 98.1% (+/-0.4%) para la clasificación de tipo de UAV (8 clases) y 95.4% (+/-0.3%) para la clasificación de modo de vuelo de UAV (21 clases).