UAV-radar: An ESP32-S3 and AI-Based Acoustic Drone Detection System

Overview

UAV-radar / NEVOD는 ESP32-S3와 XMOS XVF3800 마이크 어레이를 기반으로 주변 드론의 소리를 감지하고, 네트워크를 통해 알림을 제공하는 DIY 음향 감지 프로젝트입니다. 공개된 RTSP Mic 소스코드에는 WIZnet W5500을 이용한 SPI Ethernet 통신 기능도 구현되어 있어, 음향 센서에 유선 네트워크를 적용하는 방법을 참고할 수 있습니다.

NEVOD는 Net of Early Vigilance and Observation of Drones의 약자로, 여러 음향 센서 노드를 연결하여 드론 조기 경보 네트워크를 구성하는 것을 목표로 합니다.

이 프로젝트는 동일한 ESP32-S3 및 XVF3800 하드웨어에서 두 가지 펌웨어를 제공합니다.

• RTSP Mic: 마이크 입력을 Opus로 인코딩하여 RTSP로 스트리밍하고, WebUI를 통해 오디오 상태와 방향 정보를 확인하는 오픈소스 펌웨어
• NEVOD DIY: 장치 내부에서 3개 드론 클래스를 감지하고 MQTT 및 Home Assistant를 통해 알림을 제공하는 펌웨어

RTSP Mic 소스코드는 MIT 라이선스로 공개되어 있지만, NEVOD DIY의 드론 감지 모델과 핵심 로직은 서명된 바이너리로 배포됩니다.

RTSP 프로토콜?

**RTSP (Real-Time Streaming Protocol)**는 네트워크를 통해 오디오 및 비디오 스트리밍을 제어하는 프로토콜입니다. 클라이언트가 서버에 스트리밍 시작(PLAY), 일시정지(PAUSE), 종료(TEARDOWN) 등을 요청할 수 있으며, 실제 오디오 및 비디오 데이터는 일반적으로 **RTP (Real-time Transport Protocol)**를 통해 전송됩니다.

RTSP는 스트리밍 세션을 제어하고, RTP는 실제 미디어 데이터를 전달한다는 차이가 있습니다. 또한 RTSP는 기본적으로 TCP Port 554를 사용합니다.

UAV-radar 프로젝트의 RTSP Mic 펌웨어에서는 XMOS XVF3800 마이크 어레이로 수집한 오디오 데이터를 ESP32-S3에서 Opus 코덱으로 압축한 후 RTSP/RTP를 통해 실시간 스트리밍합니다. 이를 통해 VLC와 같은 RTSP 클라이언트에서 원격으로 마이크 오디오를 수신하고 모니터링할 수 있습니다. 

Technical Architecture

UAV-radar는 마이크를 통해 수집한 음향 신호를 ESP32-S3에서 처리한 뒤, 네트워크를 통해 스트리밍하거나 감지 결과를 전달하는 구조입니다.

Audio Processing and Network Data Flow

RTSP Mic의 기본적인 데이터 처리 구조는 다음과 같습니다.

4 Microphones
      |
      v
XMOS XVF3800
(Beamforming / Audio Processing)
      |
      | I²S
      v
Seeed XIAO ESP32-S3
(Audio Processing / Opus Encoding)
      |
      +---- Wi-Fi
      |
      +---- SPI ---- WIZnet W5500
                            |
                         Ethernet
                            |
                      Local Network
                            |
                  RTSP Client / WebUI

위 구조에서 W5500 경로는 공개 RTSP Mic 코드에 구현된 선택적 Ethernet 경로입니다. 실제 NEVOD DIY 드론 감지 펌웨어에서 동일한 Ethernet 구성이 지원되는지는 별도 확인이 필요합니다.

RTSP Mic은 오디오 데이터를 Opus로 인코딩하여 RTSP를 통해 전송하며, 기본 RTSP 포트는 554, WebUI 포트는 80입니다. 

NEVOD DIY에서는 ESP32-S3 내부에서 드론 감지를 수행하고, MQTT 및 Home Assistant를 이용해 감지 이벤트를 전달할 수 있습니다. 사용자가 선택하면 분산형 NEVOD 네트워크에도 참여할 수 있습니다.

WIZnet Role it This Project

WIZnet W5500은 공개된 RTSP Mic 소스코드에서 ESP32-S3에 유선 Ethernet 연결을 제공하는 역할을 담당합니다.

W5500은 SPI 인터페이스와 하드웨어 TCP/IP 프로토콜 스택을 지원하는 Ethernet Controller입니다. 프로젝트에서는 Arduino Ethernet 라이브러리를 통해 W5500을 초기화하고 IP 주소 및 네트워크 연결 상태를 관리합니다.

W5500 Hardware Configuration

src/Config.h에 정의된 ESP32-S3와 W5500의 연결은 다음과 같습니다.

SPI 주파수는 4 MHz로 설정되어 있습니다.

Ethernet Initialization

src/EthernetManager.cpp의 EthernetManager::begin()은 W5500 초기화를 담당합니다.

주요 동작은 다음과 같습니다.

1. resetChip()으로 W5500을 리셋합니다.
2. SPI.begin()으로 SPI 인터페이스를 초기화합니다.
3. Ethernet.init()으로 W5500의 CS 핀을 설정합니다.
4. Ethernet.linkStatus()를 통해 Ethernet Link 상태를 확인합니다.
5. Ethernet.begin()으로 DHCP를 수행하고 IP 주소를 할당받습니다.

코드에는 Ethernet 연결 상태를 주기적으로 확인하고 DHCP를 재시도하는 기능도 포함되어 있습니다.

• SPI Frequency: 4 MHz
• Link Check Interval: 5000 ms
• DHCP Timeout: 10000 ms

이 구현은 ESP32-S3 기반 네트워크 오디오 장치에 W5500을 추가할 때 참고할 수 있는 Ethernet 초기화 및 연결 관리 사례입니다.

다만 W5500이 RTSP Mic의 모든 네트워크 기능에 실제로 사용되는지, Wi-Fi와 Ethernet 사이에서 자동 전환이 이루어지는지는 별도의 동작 검증이 필요합니다.

Developer Takeaways

UAV-radar는 음향 센서, 오디오 스트리밍, 네트워크 연결을 결합하려는 개발자에게 다음과 같은 구현 자료를 제공합니다.

1. ESP32-S3와 W5500의 SPI Ethernet 연결

Config.h와 EthernetManager.cpp에서 GPIO 설정, SPI 초기화, DHCP, Link Status 확인 및 재연결 처리를 참고할 수 있습니다. 

2. RTSP 기반 네트워크 오디오 스트리밍

AudioProducer.cpp, OpusEncoder.cpp, RTSPServer.cpp를 통해 마이크 오디오의 수집, 인코딩 및 RTSP 전송 구조를 살펴볼 수 있습니다. 

3. MQTT 및 Home Assistant 연동

프로젝트에는 MQTTManager.cpp가 포함되어 있으며, NEVOD DIY 문서에서는 MQTT와 Home Assistant Discovery를 통한 로컬 알림 구성을 설명합니다.

4. PlatformIO 기반 펌웨어 빌드

platformio.ini에는 rtsp_mic 빌드 환경이 정의되어 있으며, ETHERNET_ENABLED=1과 arduino-libraries/Ethernet 의존성을 확인할 수 있습니다. 공개 RTSP Mic 펌웨어는 다음 명령으로 빌드할 수 있습니다.

pio run -e rtsp_mic

Related Maker Content and Application Value

WIZnet Maker Site에는 드론 감지와 Ethernet 통신을 결합한 관련 사례가 있습니다.

Tripwire — Remote ID 기반 드론 감지

Tripwire. Know when drones enter your airspace.

Tripwire는 Wi-Fi 또는 Bluetooth로 송출되는 Remote ID 정보를 수신해 드론을 감지하는 장치입니다. W5500 Ethernet과 PoE를 활용해 감지 데이터를 네트워크로 전달합니다.

두 프로젝트는 드론 감지를 목적으로 하지만 감지 방식이 다릅니다.

두 사례를 함께 살펴보면 W5500을 활용한 드론 관련 센서 시스템에서 서로 다른 감지 기술을 네트워크와 연결하는 방법을 비교할 수 있습니다.

UAV-radar의 음향 감지 방식은 Remote ID 수신과는 다른 정보를 활용하므로, 향후 여러 종류의 센서를 결합한 모니터링 시스템을 설계할 때 참고할 수 있습니다. 이는 확장 가능성에 대한 기술적 해석이며, 두 프로젝트 간 실제 통합 구현이 확인된 것은 아닙니다.

FAW

Q1. UAV-radar는 어떤 방식으로 드론을 감지하나요?

NEVOD DIY는 XVF3800 마이크 어레이에서 수집한 음향을 이용해 ESP32-S3 내부에서 3개 드론 클래스를 감지하도록 설계되었습니다. 

Q2. W5500은 드론 감지 알고리즘을 처리하나요?

아닙니다. W5500은 네트워크 통신을 담당하며, 음향 처리 및 드론 감지는 XVF3800과 ESP32-S3 측에서 수행합니다. 공개 소스에서 W5500은 RTSP Mic의 Ethernet 구현에 사용됩니다. 

Q3. 개발자가 프로젝트 전체 소스코드를 사용할 수 있나요?

RTSP Mic 소스코드는 MIT 라이선스로 공개되어 있습니다. 그러나 NEVOD DIY의 드론 감지 모델과 핵심 로직은 공개되지 않았으며, 서명된 펌웨어 바이너리로 제공됩니다. 

Verified Scope and Sources

자료 확인일: 2026년 10월 26일

공개 소스코드에서는 W5500의 SPI 연결, Ethernet 초기화, DHCP 및 Link Status 관리 기능을 확인할 수 있습니다. 다만 실제 하드웨어에서의 Ethernet 처리량, 드론 감지 정확도 및 NEVOD DIY 펌웨어의 W5500 지원 여부는 확인되지 않았습니다.

UAV-radar / NEVOD는 ESP32-S3와 XMOS XVF3800을 이용해 음향 신호 처리와 네트워크 기반 모니터링을 결합한 프로젝트입니다. 특히 공개된 RTSP Mic의 W5500 Ethernet 구현은 마이크 기반 IoT 장치에 유선 네트워크 연결을 추가하려는 개발자에게 실질적인 참고 자료를 제공합니다. 드론 감지뿐 아니라 환경 음향 모니터링, 네트워크 마이크, 분산형 센서 시스템 등으로 확장 가능한 설계 요소를 살펴볼 수 있습니다.