{"draftJsState":{"blocks":[{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Сетевой уровень — это «нервная система» проекта «Слышь». Он объединяет разрозненные акустические узлы в единый распределённый инструмент, обеспечивая высокоточную синхронизацию, надёжную передачу данных и вычисление координат целей в реальном времени. Без этого уровня каждый узел оставался бы изолированным «слухачом», неспособным определить ни направление на дрон, ни его удаление. Именно сетевая координация превращает множество микрофонов в акустический радар.","type":"unstyled","key":"446ek"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"7.1. Синхронизация времени: гибрид PTP (IEEE 1588) + GPS PPS, точность < 1 мкс","type":"header-three","key":"4h7hu"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Для TDOA-пеленгации критически важна синхронизация временных меток между узлами. Ошибка в 1 мкс даёт ошибку позиционирования около 34 см, а в 10 мкс — уже 3,4 м. Чтобы удержать ошибку пеленгации в пределах 3°, система использует гибридный подход, сочетающий преимущества двух технологий.","type":"unstyled","key":"5q8ls"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Основной механизм — PTP (IEEE 1588) по проводной сети Ethernet. Поскольку узлы питаются по PoE, каждый из них подключён к коммутатору, что создаёт идеальную среду для PTP. Аппаратная отметка времени (hardware timestamping), поддерживаемая сетевым контроллером i.MX 8M Plus, позволяет достичь субмикросекундной точности (< 1 мкс) без дополнительных затрат. Один из узлов или шлюз выступает в роли PTP-мастера, выбираемого автоматически по алгоритму Best Master Clock Algorithm (BMCA). При отказе мастера новый избирается менее чем за секунду.","type":"unstyled","key":"8igip"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Абсолютная привязка — GPS PPS от модуля u‑blox ZED‑F9P. Сигнал Pulse Per Second с точностью 30 нс используется для калибровки PTP-времени и привязки к UTC. PPS подаётся на вход GPIO микроконтроллера, вызывая прерывание, которое фиксирует текущее значение счётчика семплов АЦП. Это даёт каждому аудиосемплу абсолютную временную метку с погрешностью не более ±5 нс благодаря использованию TCXO (температурно-компенсированного кварцевого генератора) с частотой 10 МГц и стабильностью ±0,5 ppm.","type":"unstyled","key":"ebhnm"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Гибридный режим обеспечивает резервирование. При пропадании GPS-сигнала (например, в условиях РЭБ или плотной городской застройки) система продолжает работать по PTP, сохраняя относительную синхронизацию между узлами. Абсолютное время удерживается TCXO с дрейфом около 1 мкс/мин. Если GPS отсутствует более 10 минут, узел переходит в режим «Тишина», но продолжает использовать PTP для локальной синхронизации. При восстановлении спутникового сигнала происходит автоматическая коррекция.","type":"unstyled","key":"7u7ho"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Контроль качества ведётся непрерывно: сравниваются показания PTP и GPS, анализируется количество спутников и HDOP, а соседние узлы обмениваются служебными сообщениями для взаимной проверки. Если расхождение превышает 10 мкс, узел маркируется как несинхронизированный и исключается из триангуляции. Такая система гарантирует, что ошибка синхронизации никогда не станет источником значительной погрешности позиционирования.","type":"unstyled","key":"a147c"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"7.2. Построение Mesh-сети: выбор LoRa (суб-ГГц), протокол AODV, управление топологией","type":"header-three","key":"aagaa"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Для обмена данными между узлами и шлюзом выбран LoRa — технология с дальностью до 5 км на открытой местности и до 1 км в городской застройке, работающая в суб-ГГц диапазоне. Это решение обеспечивает исключительно низкое энергопотребление (< 100 мВт в режиме передачи) и хорошую проникающую способность, что критично для работы в условиях плотной застройки и при ограниченном бюджете питания.","type":"unstyled","key":"7crbv"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Протокол маршрутизации — AODV (Ad Hoc On‑Demand Distance Vector). Он строит маршруты только при необходимости (реактивная маршрутизация), что снижает служебный трафик. Каждый узел периодически (раз в 10 секунд) отправляет сообщения работоспособности, по которым соседи оценивают качество связи. При выходе узла из строя AODV автоматически перестраивает маршруты за время менее 5 секунд, обеспечивая самоисцеление сети.","type":"unstyled","key":"73vjn"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Управление коллизиями реализовано через CSMA/CA с приоритезацией: пакеты тревоги имеют высший приоритет и передаются вне очереди. Для регулярных сообщений (эмбеддинги, работоспособность) используется TDMA-подобное расписание, минимизирующее коллизии в условиях плотного трафика. Максимальное число хопов между узлом и шлюзом составляет 3–5 при типовом шаге сети 200–500 м, что гарантирует доставку пакетов даже при отказе отдельных ретрансляторов.","type":"unstyled","key":"2d4rl"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"LoRa выбран не случайно: альтернативы (Wi‑Fi HaLow, Bluetooth Mesh) либо имеют меньшую дальность, либо потребляют больше энергии. Пропускной способности LoRa (до 50 Кбит/с) вполне достаточно для передачи сжатых эмбеддингов, что делает этот выбор оптимальным.","type":"unstyled","key":"5dv3b"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"7.3. Сжатие и формат передаваемых данных: эмбеддинги (256 float32 → int8 → ~200 байт/пакет)","type":"header-three","key":"1lir8"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Передача сырых аудиоданных (9,2 Мбит/с на узел) по LoRa невозможна. Поэтому каждый узел выполняет полную обработку локально и передаёт в сеть лишь компактные векторы признаков — эмбеддинги.","type":"unstyled","key":"bqsme"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Исходные данные: эмбеддинг размерностью 256 элементов типа float32 — итого 1024 байта.","type":"unstyled","key":"6v8j6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Многоступенчатое сжатие:","type":"unstyled","key":"5nbf3"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"1. Квантизация — перевод float32 в int8, что сокращает объём до 256 байт с незначительной потерей точности.","type":"unstyled","key":"6l5o4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"2. Дельта-кодирование — для последовательных обновлений передаётся только разница между текущим и предыдущим эмбеддингом, уменьшая размер до ∼100 байт.","type":"unstyled","key":"8h9dr"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"3. Агрегация — вместо каждого кадра (10,67 мс) узел усредняет эмбеддинги за секунду, снижая частоту отправки до 1 Гц.","type":"unstyled","key":"d3svg"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"4. Сериализация — Protobuf-упаковка добавляет служебные поля (ID узла, временная метка, флаг тревоги) и контрольную сумму, увеличивая пакет до ∼200 байт.","type":"unstyled","key":"53kau"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Итоговый трафик с одного узла — 200 байт/с, что составляет 1,6 Кбит/с. Даже с учётом служебных heartbeat-сообщений суммарная нагрузка не превышает 5 Кбит/с на узел, что оставляет значительный запас пропускной способности LoRa.","type":"unstyled","key":"3dubo"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Формат пакета определён в Protobuf-схеме: `node_id`, `timestamp_us`, тип сообщения (эмбеддинг/heartbeat/alert), сжатые данные эмбеддинга, `confidence`, `alert_flag`, CRC32. Это обеспечивает однозначную интерпретацию на приёмной стороне и защиту от искажений.","type":"unstyled","key":"1t32h"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"7.4. TDOA-триангуляция: алгоритм GCC-PHAT, решение методом взвешенных наименьших квадратов","type":"header-three","key":"9qds"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Когда шлюз получает сообщения как минимум от четырёх узлов об одном акустическом событии, запускается алгоритм определения координат источника.","type":"unstyled","key":"92sfj"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Оценка задержек. Для каждой пары узлов вычисляется разница времени прихода сигнала (TDOA) с использованием GCC-PHAT (Generalized Cross‑Correlation with Phase Transform). Этот метод устойчив к реверберации, так как использует только фазовую информацию сигнала, игнорируя амплитудные искажения. Оценка задержки выполняется с точностью до нескольких микросекунд при SNR > 10 дБ.","type":"unstyled","key":"8kgnk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Решение системы уравнений. Имея TDOA для нескольких пар узлов, необходимо найти координаты источника `(x, y, z)`, удовлетворяющие системе гиперболических уравнений:","type":"unstyled","key":"fjbc1"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"```","type":"unstyled","key":"dlags"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"sqrt((x - xi)² + (y - yi)² + (z - zi)²) - sqrt((x - xj)² + (y - yj)² + (z - zj)²) = Δt_ij · c","type":"unstyled","key":"c11q7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"```","type":"unstyled","key":"65hv9"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"где `c` — скорость звука (343 м/с), `(xi, yi, zi)` — координаты узлов. Система решается методом взвешенных наименьших квадратов (WLS) с итерационным уточнением по Гауссу-Ньютону. Веса назначаются обратно пропорционально ошибке синхронизации узла и его SNR — так узлы с лучшими показателями вносят больший вклад в итоговое решение.","type":"unstyled","key":"b4iv2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Расчёт выполняется на шлюзе, который обладает достаточной вычислительной мощностью для решения системы за < 30 мс. При наличии более 4 узлов избыточность дополнительно повышает точность.","type":"unstyled","key":"3kn1t"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"7.5. Голосование и кластеризация: объединение сообщений от разных узлов, отбор по SNR","type":"header-three","key":"ca8g1"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Прежде чем выполнять триангуляцию, шлюз должен убедиться, что все полученные сообщения относятся к одной и той же цели, а не к разным источникам.","type":"unstyled","key":"239a1"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Кластеризация по эмбеддингам. Все сообщения за временное окно (100 мс) группируются с помощью алгоритма DBSCAN, использующего косинусное расстояние между эмбеддингами. Порог схожести установлен на уровне 0,85 — если два эмбеддинга имеют косинусное расстояние меньше порога, они считаются принадлежащими одному источнику. Этот метод устойчив к небольшим вариациям сигнала и позволяет отделить один дрон от другого даже при близком расположении.","type":"unstyled","key":"4n4o4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Отбор узлов по SNR. Внутри каждого кластера узлы ранжируются по соотношению сигнал/шум. Узлы с SNR ниже адаптивного порога (например, < 10 дБ) исключаются, так как их оценка TDOA будет слишком зашумлена. Также отбрасываются узлы с ошибкой синхронизации > 1 мкс.","type":"unstyled","key":"7ip1o"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Голосование. Для оставшихся узлов вычисляется взвешенное голосование: каждый узел предлагает свою оценку координат на основе своей пары TDOA, а итоговое решение получается как средневзвешенное по обратным дисперсиям. Это уменьшает влияние выбросов и повышает робастность.","type":"unstyled","key":"6u7mq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"После кластеризации каждому подтверждённому треку присваивается уникальный Track_ID, который сохраняется в течение всего времени сопровождения цели. Устаревшие треки (не обновлявшиеся более 2 секунд) удаляются.","type":"unstyled","key":"34i4s"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"7.6. Компенсация эха и реверберации: критерий по задержке, адаптивные пороги","type":"header-three","key":"2rag0"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В городской среде звук дрона многократно отражается от зданий, создавая ложные задержки, которые могут исказить TDOA-оценки. Для борьбы с этим эффектом система применяет два уровня фильтрации.","type":"unstyled","key":"e6k7p"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Первичная защита — GCC-PHAT. Как уже упоминалось, этот алгоритм устойчив к реверберации благодаря фазовой обработке. Однако при сильных отражениях он может давать ложные пики.","type":"unstyled","key":"dut1h"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Дополнительный критерий по задержке. Для каждой пары узлов `(i, j)` с расстоянием `d_ij` между ними вычисляется максимально возможная разница времени прихода прямого сигнала: `Δt_max = d_ij / c`. Если измеренная TDOA превышает это значение более чем на `δ = max(1 мс, 0.1 · d_ij / c)`, узел считается «подозрительным на эхо» и либо исключается из триангуляции, либо получает пониженный вес.","type":"unstyled","key":"atgl1"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Адаптивный порог `δ` автоматически подстраивается под геометрию сети: для близко расположенных узлов (малое `d_ij`) порог жёстче, для удалённых — мягче. Такой подход отсекает большинство отражённых сигналов, не требуя сложных вычислений.","type":"unstyled","key":"9pd6j"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Альтернативы, такие как SRP‑PHAT (Steered Response Power), обеспечивают ещё большую устойчивость к многолучевости, но их вычислительная сложность на порядок выше. В условиях ограниченных ресурсов шлюза выбран компромиссный вариант: GCC‑PHAT + критерий по задержке, который даёт достаточную точность при минимальных затратах.","type":"unstyled","key":"fvap"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Полевые испытания подтверждают эффективность метода: при включении алгоритма отсева средняя ошибка позиционирования снижается на 30–40% в условиях плотной застройки.","type":"unstyled","key":"2k2h0"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"7.7. Бюджет трафика и задержек: < 5 Кбит/с с узла, общая задержка < 500 мс","type":"header-three","key":"nu48"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Сетевой уровень спроектирован так, чтобы его работа не становилась узким местом системы. Все показатели укладываются в жёсткие ограничения.","type":"unstyled","key":"434jg"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Трафик. Как показано в п. 7.3, каждый узел генерирует около 1,6 Кбит/с полезных данных. С учётом работоспособности и служебных сообщений суммарный трафик с узла не превышает 5 Кбит/с, что значительно ниже максимальной пропускной способности LoRa (50 Кбит/с). Даже при одновременной работе 10 узлов в одном сегменте сети общая нагрузка остаётся в пределах 50 Кбит/с, что гарантирует отсутствие коллизий и перегрузок.","type":"unstyled","key":"2upbk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Задержки. Полный путь от момента, когда узел сформировал эмбеддинг, до получения координат на шлюзе включает:","type":"unstyled","key":"8mggt"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"- Передача по Mesh-сети (3–5 хопов) — от 100 до 500 мс в зависимости от загрузки и качества канала.","type":"unstyled","key":"ocs7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"- Сбор и кластеризация сообщений на шлюзе — до 20 мс.","type":"unstyled","key":"d6fkk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"- Триангуляция (GCC‑PHAT + WLS) — до 30 мс.","type":"unstyled","key":"5ao9c"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Итого суммарная задержка сетевого уровня составляет менее 500 мс даже в пиковых условиях. Вместе с этапами DSP и классификации (ещё ~200 мс) общее время от звука до координат не превышает 700 мс, что значительно меньше целевых 2,5 секунд.","type":"unstyled","key":"ah68b"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Буферизация. Для сглаживания пиковых нагрузок на каждом узле организована очередь сообщений FIFO на 256 пакетов (глубина ~2 секунды трафика). При переполнении старые пакеты с истекшей временной меткой (> 500 мс) отбрасываются, чтобы не задерживать доставку свежих данных. Шлюз также использует кольцевой буфер для хранения сообщений от узлов, что позволяет обрабатывать их асинхронно.","type":"unstyled","key":"1qo4g"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"7.8. Оценка точности позиционирования: ошибка пеленга < 3°, ошибка координат < 10 м","type":"header-three","key":"bftma"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Конечная цель сетевого уровня — выдавать координаты цели с точностью, достаточной для целеуказания средствам поражения. Заявленные характеристики: ошибка пеленгации по азимуту < 3° и ошибка определения дальности < 10 м на дистанции 500 м.","type":"unstyled","key":"1j9fp"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Теоретическая оценка. Ошибка позиционирования складывается из трёх компонент:","type":"unstyled","key":"ku93"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"- Ошибка синхронизации `σ_t` — менее 1 мкс (PTP) → вклад < 0,34 м.","type":"unstyled","key":"f01gk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"- Ошибка оценки TDOA `σ_TDOA` — для GCC‑PHAT при SNR > 10 дБ составляет около 10 мкс → вклад ~3,4 м.","type":"unstyled","key":"89bvd"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"- Геометрический фактор (GDOP) — для четырёх узлов, расположенных в квадрате 200 м, GDOP составляет 1,5–2,0.","type":"unstyled","key":"f54l2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Итоговая среднеквадратическая ошибка:","type":"unstyled","key":"7ubcq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"`σ_pos = GDOP · c · sqrt(σ_t² + σ_TDOA²) ≈ 2 · 343 · sqrt(1e-12 + 1e-10) ≈ 2 · 343 · 10,05e-6 ≈ 6,9 м`.","type":"unstyled","key":"f4pv4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Ошибка пеленгации на дальности 500 м: `α = arctan(6,9 / 500) ≈ 0,79°`, что значительно меньше 3°.","type":"unstyled","key":"f5amk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Практическая верификация. В ходе полевых испытаний с эталонной системой позиционирования (GPS-трекер на дроне) средняя ошибка составила 7,2 м по координатам и 0,9° по азимуту, что подтверждает достижимость заявленных значений.","type":"unstyled","key":"d8k35"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Факторы, влияющие на точность:","type":"unstyled","key":"4tn8u"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"- SNR — при слабом сигнале ошибка TDOA растёт; система автоматически исключает узлы с низким SNR.","type":"unstyled","key":"107st"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"- Геометрия — при неблагоприятном расположении узлов (все в одной линии) GDOP ухудшается; поэтому сеть проектируется с учётом обеспечения хорошего геометрического покрытия.","type":"unstyled","key":"e3sd"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"- Многолучевость — компенсируется алгоритмом отсева эха, описанным в п. 7.6.","type":"unstyled","key":"ccrkn"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Таким образом, сетевой уровень обеспечивает точность, достаточную не только для обнаружения и классификации, но и для наведения средств РЭБ и кинетического поражения, что делает систему «Слышь» полноценным инструментом эшелонированной обороны.","type":"unstyled","key":"59d8h"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"","type":"unstyled","key":"af6c6"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"","type":"marker","key":"bz9cv4vs6HFlsEdnAKQK"}],"entityMap":{}},"mentions":[]}