Anvendelsespraksis for fjernbetjente akustiske enheder på ubemandede køretøjer

Med den hurtige udvikling af teknologien for ubemandede køretøjer udvides anvendelsesscenarierne konstant og dækker områder fra inspektion i lukkede parker til transport på offentlige veje, fra nødhjælp til sikkerhedspatruljer. Ubemandede køretøjer mangler dog de menneskelige føreres evne til realtidskommunikation og afskrækkelse, hvilket gør dem sårbare over for sikkerhedsrisici i komplekse miljøer. Med deres kernefordele – præcis lydoverførsel og fleksibel fjernbetjening – fjernstyrede Akustiske Enheder er blevet en afgørende komponent til at kompensere for denne svaghed hos ubemandede køretøjer og yder stærk support til sikker drift af ubemandede køretøjer i forskellige scenarier.

I. Anvendelsesscenarier for Fjernstyrede Akustiske Enheder Tilpasset Ubemandede Køretøjer

Anvendelsesscenarierne for fjernstyrede lydanordninger på ubemandede køretøjer fokuserer primært på områder, hvor kommunikation, advarsel og afskrækkelse er nødvendig, og dækker følgende kernescenarier:

• Park- og fabriksinspektions-scenarier: Når ubemandede køretøjer udfører inspektionsopgaver i erhvervsparker, logistikparker og store fabrikker, skal de advare personale, der ulovligt trænger ind på området, samt køretøjer, der er parkeret i strid med reglerne. Samtidig skal de udlevere arbejdshenvisninger og sikkerheds-påmindelser til personalet i parken.
• Emergency-rednings-scenarier: Når naturkatastrofer som jordskælv og oversvømmelser sker, og ubemandede køretøjer kommer ind i områder, hvor mennesker er fanget, for at udføre udforskning, skal de etablere kontakt med de fastsiddende via lyd for at bekræfte deres placering og fysiske tilstand, og samtidig videregive fremskridtet i redningsindsatsen og vejledning om undslipning. Ved en skovbrand kan ubemandede køretøjer bruge fjernstyrede akustiske enheder til at udsende advarsler om branden og orientere om evakueringsruter til omkringboende eller ansatte.
• Sikkerheds- og grænsepatruljescenarier: Når ubemandede sikkerhedsfartøjer patruljerer områder som lufthavne, jernbanespor og grænseområder, skal de kunne skræmme mistænkelige personer og ulovlige indtrængen ved at udsende advarselssignaler på en rettet måde. Samtidig skal de overføre den aktuelle situation til kommandocentret bagud for at hjælpe med udarbejdelsen af håndteringsplaner.

II. Kernekundens behov i scenarier med ubemandede køretøjer

I anvendelsen af ubemandede køretøjer drejer kundernes behov for fjernstyrede lydenheder sig omkring de tre kerneelementer "sikkerhed, effektivitet og præcision", hvilket specifikt er følgende:

• Egentidsskommunikationsbehov: Udstyret skal kunne realisere langdistance og klar stemmeoverførsel for at sikre, at informationsudvekslingen mellem det ubemandede køretøj og omkringstående personer er fri for forsinkelser og forvrængning. Især i støjende miljøer (som parkbygningsområder og bytrafikknudepunkter) skal lydsignalet kunne trænge igennem miljøstøjen, så modtageren nøjagtigt kan modtage informationen.
• Præcise afskrækkelsesbehov: For mistænkelige mål eller farlige adfærdsmønstre kræves det, at udstyret har evnen til at udsende lyd på en rettet måde for at undgå, at lyddiffusion forstyrrer urelaterede områder. Samtidig skal lydstyrken kunne justeres, så der opnås en effektiv afskrækkelse uden at forårsage varig høreskade hos personale.
• Fjernstyring og koordineringsbehov: Understøtter fjernbetjening via styresystemet for det ubemandede køretøj eller kommandoplatformen bagpå, herunder justering af lydstyrke, skift mellem arbejdstilstande og afspilning af forudindstillede stemmebeskeder. Der kræves ikke manuel tilgang til det ubemandede køretøj for at foretage indstillinger. Samtidig skal det kunne samarbejde med perceptionssystemer på det ubemandede køretøj, såsom radarer og kameraer. Når perceptionssystemerne registrerer en unormal situation, udløses den akustiske enhed automatisk.
• Krav til miljøtilpasning: Ubebemande køretøjer opererer hovedsageligt udendørs og udstyret skal derfor kunne modstå barske miljøer såsom høj temperatur, lav temperatur, regn og støv. Det skal sikre stabil drift uden fejl eller nedbrud under betingelser som temperaturområde fra -40°C til 60°C, kraftig regn (IP65-beskyttelsesniveau) og sandstorm.

III. Kerneegenskaber for fjernstyrede lydenheder tilpasset ubemandede køretøjer

For at opfylde behovene i scenarier med ubemandede køretøjer, skal fjernstyrede akustiske enheder have følgende målrettede egenskaber:

• Miniaturiseret og letvægtsdesign: Udstyrets størrelse bør tilpasses installationspladsen på det ubemandede køretøj, og det kan integreres på taget, siden af karosseriet og andre positioner på køretøjet. Vægten bør holdes under 3 kilogram for at undgå øget belastning af det ubemandede køretøj, hvilket kan påvirke dets batterilevetid og kørestabilitet. Samtidig anvendes en modulær struktur, der gør det nemt at mekanisk tilslutte, demontere og vedligeholde enheden sammen med det ubemandede køretøj.
• Fleksibel skift mellem retningsbestemte og omnidirektionelle enheder: Understøtter skift mellem retningsbestemte enheder (med en lyddekningsvinkel på 30°) og omnidirektionelle enheder (360° lyddekning). Retningsbestemte enheder anvendes til præcis advarsel eller afskrækkelse af specifikke mål, mens omnidirektionel enhedstilstand bruges til at udsende offentlig information til et stort område omkring. Skiftet mellem de to enhedstyper kan hurtigt gennemføres via fjernkommando, og responstiden er styret på millisekundniveau.
• Bred frekvensbånd og højt lydtrykniveau: Dækker det menneskelige øres følsomme frekvensområde på 200 Hz – 20000 Hz for at sikre, at stemmesignalet er tydeligt skelneligt. Lydtrykniveauet kan nå op til 130 dB – 150 dB, og den effektive udsendelsesafstand i et ublokeret miljø er ikke under 800 meter, hvilket imødekommer behovene for kommunikation og afskrækkelse for ubemandede køretøjer i mellem- og langdistancesscenarier.
• Flere strømtilpasningsmuligheder og lavt strømforbrug: Understøtter tilslutning til det boardmonterede strømforsyningssystem i det ubemandede køretøj og har samtidig en indbygget reserve-lithiumbatteri. Hvis det boardmonterede strømforsyningssystem fejler, kan reservebatteriet sikre en kontinuerlig drift af udstyret i mere end 4 timer. I standby-tilstand er strømforbruget under 5 W, hvilket reducerer indvirkningen på batterilevetiden i det ubemandede køretøj.
• IP65-beskyttelse og anti-støjsvækkende evne: Kabinen har et vandtæt og støvtæt design, der opfylder IP65-beskyttelsesstandarden og kan fungere normalt under kraftig regn og støvvejr. Den interne kredsløb har elektromagnetisk immunitet over for støj, så det ikke påvirkes af de elektromagnetiske signaler, som radar, kommunikationsudstyr og andre komponenter i det ubemandede køretøj genererer, og sikrer stabil lydoverførsel.

IV. Integrationsløsninger for fjernbetjente akustiske enheder med andet udstyr

I det ubemandede køretøjssystem fungerer fjernlydanordninger ikke selvstændigt, men integreres med en række enheder for at danne et koordineret system. De almindelige integrationsløsninger inkluderer:

• Integration med perceptionsudstyr: Det er forbundet til laser-radar, millimeterbølgeradar, højopløselig kamera og infrarødt termisk afbildningsudstyr på det ubemandede køretøj. Når radaren eller kameraet registrerer fodgængere og forhindringer foran, eller identificerer unormale hændelser såsom "personale trænger ind i no-go-området" og "køretøj kører baglæns", sender det automatisk et udløsende signal til den fjernstyrede lydenhed. Enheden afspiller automatisk den relevante stemmebesked i henhold til hændelsestypen (f.eks. "Der er fodgængere foran, bemærk venligst og sæt farten ned" og "Dette er et no-go-område, forlad venligst området straks"). Samtidig synkroniseres den unormale information til det centrale kontrolcenter.
• Integration med kommunikationsudstyr: Det er forbundet til 4G/5G-kommunikationsmodulet eller satellitkommunikationsmodulet i det ubemandede køretøj for at opnå ekstremt langtrækkende kontrol. Når det ubemandede køretøj udfører opgaver i fjerne områder uden offentlige netværkssignaler (f.eks. grænseområder og bjergområder), kan personale bagved sende kommandoer til lydenheden via satellitforbindelsen for at justere lydparametrene eller skifte driftstilstand. Samtidig kan enheden transmittere driftsstatus (f.eks. strøm, aktuel lydstyrke og fejlinformation) tilbage til kommandoplatformen i realtid for at lette fjernovervågning.
• Integration med advarsellysudstyr: Det er forbundet med LED-advarsellyset og blitzlyset på det ubemandede køretøj for at skabe en "lyd- og lyskoordineret" advarseleffekt. Når lydanordningen aktiveres i advarselsmodus, tændes advarsellyset samtidigt. Gennem dobbeltstimulering af syn og hørelse forbedres effekten af ​​påmindelsen til omkringværende personer. For eksempel, når det ubemandede køretøj drejer, udløses "blinklys + stemmebesked" samtidigt, hvilket gør det lettere for fodgængere at opfatte køretøjets køreintention.
• Integration med positionerings- og navigationsudstyr: Kombineret med GPS/Beidou-positioneringssystemet i det ubemandede køretøj, skifter den akustiske enhed automatisk til "lavtlyd-stil", når det ubemandede køretøj kommer ind i et forudindstillet område (som omkring skoler og hospitaler), for at undgå forstyrrelse fra høje lydniveauer i følsomme områder. Når det ubemandede køretøj afviger fra den planlagte rute og kommer ind i et farligt område (såsom et byggeri eller oversvømmet område), afspiller enheden automatisk en advarsel om, at omkringstående personer skal holde sig væk, og sender en positionsanormalialarm til kommandocentret.

V. Kernefordele ved kombinationen af fjernstyrede akustiske enheder og ubemandede køretøjer

I forhold til traditionel manuel betjening eller uafhængige akustiske enheder kan kombinationen af fjernstyrede akustiske enheder og ubemandede køretøjer udvise fordele på mange områder:

• Forbedre sikkerhed og pålidelighed: Man behøver ikke manuelt at indgå i farlige scenarier (såsom katastrofeområder og grænsekonfliktområder) for at kunne udføre kommunikations- og afskrækkelsesopgaver, hvilket reducerer risikoen for tab af personale. Samtidig kan forbindelsen mellem anordningen og det ubemandede køretøjs perceptionssystem hurtigt reagere på unormale situationer og undgå sikkerhedsuheld forårsaget af forsinkelser i manuel reaktion. For eksempel kan det ubemandede køretøj på brandstedet bære akustisk anordning for at komme ind på kanten af brandstedet, og kommandopersonalet kommunikerer med de fanget mennesker via anordningen i et sikkert område uden at brandmændene behøver at tage risici for at gå dybt ind i branden.
• Udvid rækkevidde og effektivitet: Ubevæbnede køretøjer kan køre kontinuerligt i lang tid (med en batterilevetid på 8–12 timer). Kombineret med fjernstyrede akustiske enheder kan de dække et større område for at udføre opgaver. I forhold til manuel patruljering til fods eller faste akustiske enheder øges driftseffektiviteten med 3–5 gange. For eksempel kan et ubemandet køretøj kombineret med en akustisk enhed i et 50 kvadratkilometer stort industriområde gennemføre fuld områdesyn og levering af sikkerhedsmeddelelser inden for 4 timer, mens manuel inspektion tager 2–3 dage.
• Reducerer driftsomkostninger: Det reducerer afhængigheden af arbejdskraft. Én ubemandet køretøj kan erstatte arbejdsbyrden for 2-3 inspektører, og langvarig drift kan markant reducere lønomkostningerne. Samtidig resulterer den modulære design og lavt strømforbrug på fjernbetjent lydenhed i lave vedligeholdelsesomkostninger og en lang levetid (op til mere end 5 år ved normal brug), hvilket yderligere reducerer de samlede driftsomkostninger.
• Realiser præcis og intelligent styring: Gennem kobling til kontrolsystemet og kommandoplatformen for det ubemandede køretøj kan arbejdsdata fra lydanordningen (som brugstid, aktiveringer og dækningsområde) statistisk analyseres for at hjælpe med at optimere inspektionsruten og opgaveplanlægningen for det ubemandede køretøj. For eksempel, hvis dataanalyse viser, at hændelsen "personale ulovligt trænger ind i området" forekommer hyppigt i et bestemt område, kan patruljefrekvensen for det ubemandede køretøj i dette område justeres, og advarselsteksten i lydanordningen kan optimeres for at forbedre advarselseffekten.

VI. Anvendelseseksempler på fjernstyrede lydanordninger på ubemandede køretøjer

Eksempel: Praktisk anvendelse af redningskøretøjer og fjernstyrede lydanordninger

Ved et bjerg- og jordskælvredningsindgreb satte redningsteamet 3 nødredningsdroner i brug. Dronerne var udstyret med fjernstyrede lydenheder, infrarøde varmebilder og satellitkommunikationsmoduler og kørte ind i området, hvor vejene var afskåret. Mens dronerne bevægede sig rundt mellem ruinerne, registrerede den infrarøde varmebilledoptagelse tegn på liv under murbrokkerne. Lydenheden blev straks aktiveret, og stemmen "Rør jer ikke, redningspersonale er på vej, lav støj for at angive jeres position" blev afspillet i området. Samtidig justerede redningspersonale fra distance lydstyrken via satellitforbindelsen for at sikre, at lyden nåede ned til bunden af ruinerne uden at skade personer pga. for høj lydstyrke. Da de fangede mennesker svarede ved at banke på et metalrør, opsamlede mikrofonen i dronen lydsignalet og kombineret med den retningsbestemte funktion i lydenheden hjalp det med at lokalisere de fastklemedes position og gav præcis vejledning til den efterfølgende redning. I dette redningsarbejde hjalp kombinationen af fjernstyret lydudstyr og drone redningsteamet med at finde 3 fastklemede personer inden for 2 timer, hvilket markant øgede effektiviteten i forhold til traditionel manuel søgning, og undgik samtidig risikoen for, at redningsfolk skulle ind i ustabile ruiner.