A study on ultrasonic call robust to drone noise

Sangwook Park

doi:10.7776/ASK.2026.45.2.136

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2026 Vol.45, Issue 2 Preview Page Next Page

Research Article

A study on ultrasonic call robust to drone noise 드론 잡음에 강인한 초음파 탐지 소리에 관한 연구

31 March 2026. pp. 136-141

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Abstract

Recent demand for indoor autonomous navigation of drones has increased, drawing attention to ultrasonic-based obstacle detection. This paper experimentally investigates how motor-output-dependent noise characteristics and call-sound design affect ultrasonic detection performance in a drone environment, and provides guidelines for signal processing and call-sound design. Bat-inspired call sounds are designed, and echoes from a transparent reflector are recorded under a medium-size drone with 0.18 m propellers. Data are collected by varying the motor output (20 %, 40 %, 50 %) and the reflector distance(0.5 m – 2.0 m). Echoes are detected using matched filtering and adaptive thresholding, and detection performance is evaluated. The results show that concentrating signal energy on the second frequency-modulated component achieves about 80 % detection accuracy at 2.0 m under the 40 % motor-output condition. As motor output increases, broadband noise becomes stronger and degrades echo detectability, leading to limited detection at high output. These findings indicate that allocating signal energy to avoid harmonic noise bands and adopting flight-condition-dependent ultrasonic sensing are important for robust operation.

Keywords

Drone

Ultrasonic sensing

Ultrasonic call

Detection rate

Drone noise

최근 드론의 실내 자율주행 기술 수요가 증가함에 따라 초음파 기반 장애물 탐지 기술이 주목받고 있다. 본 논문은 드론의 모터 출력에 따른 잡음 특성과 탐지 소리 설계가 초음파 탐지율에 미치는 영향을 실험적으로 분석하여, 드론 환경에서의 초음파 기반 탐지 신호처리 설계 방향을 제시한다. 먼저 박쥐의 생체 소나 신호를 모사한 초음파 탐지 소리를 설계하고, 0.18 m 프로펠러가 탑재된 중형 드론 환경에서 투명 반사판으로부터 반사음을 수집한다. 모터 출력(20 %, 40 %, 50 %)과 반사판 거리(0.5 m – 2.0 m)를 변화시키며 데이터를 확보하고, 수집 신호에 정합 필터와 적응적 임계 검출을 적용하여 반사음을 검출한 뒤 탐지 성능을 평가한다. 실험 결과, 탐지 소리의 에너지 분포가 2차 주파수 변조 요소에 상대적으로 크게 집중된 경우, 모터 출력 40 % 조건에서 2.0 m 거리에서도 약 80 %의 탐지 정확도를 보여준다. 동시에 모터 출력이 증가할수록 광대역 잡음이 증가하여 탐지 소리 검출이 제한됨을 보여준다. 이는 드론의 고조파 잡음 대역을 회피하여 탐지신호 에너지를 분포시킴으로써 드론 환경에 강인한 탐지율을 기대할 수 있고, 모터 출력에 따라 선택적인 초음파 탐지 전략이 필요함을 시사한다.

키워드

드론

초음파 탐지

탐지 소리

탐지율

드론 잡음

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Information

Publisher :The Acoustical Society of Korea
Publisher(Ko) :한국음향학회
Journal Title :The Journal of the Acoustical Society of Korea
Journal Title(Ko) :한국음향학회지
Volume : 45
No :2
Pages :136-141
Received Date : 2026-01-19
Revised Date : 2026-02-04
Accepted Date : 2026-02-06
DOI :https://doi.org/10.7776/ASK.2026.45.2.136

The Journal of the Acoustical Society of KoreaISSN:1225-4428(Print) 2287-3775(Online)한국음향학회

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