Application pratique des dispositifs acoustiques à distance sur les drones aériens

Avec la pénétration approfondie de la technologie des drones dans divers domaines, leurs caractéristiques de perspective aérienne élevée et de mobilité flexible sont devenues des supports importants dans des scénarios tels que la surveillance de sécurité, les secours d'urgence et la gestion publique. Cependant, les fonctions traditionnelles des drones se concentrent principalement sur la collecte d'images et la transmission de données, et elles manquent de capacités efficaces d'interaction sonore et de dissuasion. En s'appuyant sur les avantages fondamentaux de la transmission directionnelle du son et de la commande à distance, les dispositifs acoustiques à distance forment avec les drones un système collaboratif « air-espace-sol », compensant ainsi efficacement le déficit d'interaction sonore des drones et élargissant davantage leur valeur d'application dans des scénarios complexes.

I. Scénarios d'application des Dispositifs acoustiques à distance adaptés aux drones

La combinaison de dispositifs acoustiques à distance et de drones correspond précisément aux quatre scénarios clés suivants, permettant de résoudre les difficultés opérationnelles concrètes dans différents domaines :

• Scénarios de sécurité publique et de surveillance : Sur les lieux d'événements de grande ampleur (tels que des concerts ou des événements sportifs), des drones équipés de dispositifs acoustiques à distance peuvent diffuser en temps réel des annonces destinées au maintien de l'ordre (par exemple, "Veuillez respecter l'ordre sur place et ne pas vous rassembler"). Lors des patrouilles de sécurité urbaine, ils peuvent émettre de manière directionnelle des avertissements sonores en cas de situations anormales telles que le rassemblement de personnes suspectes ou des jets d'objets depuis des hauteurs, tout en synchronisant la situation sur place avec le centre de commandement au sol. Dans des zones sensibles telles que les aéroports et les voies ferroviaires, ils permettent une dissuasion aérienne ciblée contre des intrusions illégales (comme des personnes ou véhicules pénétrant sur une piste).
• Scénarios de secours d'urgence : Après des catastrophes telles que des incendies de forêt, des inondations et des tremblements de terre, les drones peuvent rapidement atteindre la zone sinistrée. Grâce à des dispositifs acoustiques à distance, ils peuvent diffuser des itinéraires de secours aux personnes piégées (par exemple : « Veuillez vous diriger vers les hauteurs en direction du sud-est, l'équipe de secours est arrivée »), et transmettre des connaissances sur la prévention sécuritaire des risques. Dans les opérations de recherche et sauvetage en mer, ils peuvent diffuser des messages de positionnement aux personnes tombées à l'eau (par exemple : « Restez à flot, le bateau de secours approche »), tout en aidant l'équipe au sol à localiser précisément la cible. Lors de la recherche de personnes disparues en milieu montagneux, ils peuvent diffuser en boucle des avis de recherche afin d'élargir la couverture de l'information.
• Scénarios de protection écologique et de contrôle animal : Dans les réserves naturelles, des drones équipés de dispositifs acoustiques à distance peuvent diffuser des voix d'avertissement aux braconniers illégaux afin de constituer une dissuasion aérienne. Dans des zones telles que les aéroports et les terres agricoles, ils peuvent simuler les sons d'ennemis naturels (comme les cris de rapaces) ou des ondes sonores à fréquence spécifique pour assurer un éloignement écologique des oiseaux, évitant ainsi les collisions entre oiseaux et aéronefs ainsi que les dégâts causés par les oiseaux aux cultures. Lors de la surveillance des itinéraires de migration de la faune, ils peuvent émettre des sons d'alerte destinés aux animaux s'approchant de zones d'activité humaine, afin de réduire les conflits homme-faune.
• Scénarios de services publics et de communication : En cas d'urgence, comme lors de la prévention des épidémies urbaines ou de la lutte contre les inondations, les drones peuvent être équipés de dispositifs permettant de diffuser en boucle des annonces politiques dans les quartiers et les rues (par exemple : « Veuillez effectuer à temps le test d'acide nucléique et assurer correctement votre protection individuelle »). En milieu rural, ils peuvent transmettre aux villageois des conseils technologiques agricoles et des interprétations de politiques. Dans les sites touristiques, ils peuvent diffuser des conseils de sécurité auprès des touristes (par exemple : « Veuillez ne pas quitter l'itinéraire prévu et faites attention aux risques de glissade ») ainsi que des messages promouvant un tourisme respectueux.

II. Besoins fondamentaux des clients dans Les scénarios de drone

Dans les scénarios d'application de drone, les besoins des clients concernant les dispositifs acoustiques à distance portent sur la « légèreté, l'efficacité et la stabilité », ce qui se manifeste plus précisément comme suit :

• Léger et faible charge utile requise : La charge utile effective des drones est limitée (principalement entre 1 et 5 kilogrammes). Par conséquent, les dispositifs acoustiques à distance doivent être de petite taille et légers (généralement limités à 3 kilogrammes). Ils peuvent être intégrés au fuselage du drone ou à son support de fixation sans nuire à l'autonomie en vol (qui doit permettre un vol continu de plus de trente minutes) ni à la stabilité de pilotage du drone. En même temps, ils permettent un montage et un démontage rapides afin de faciliter l'entretien du matériel.
• Exigences de transmission sonore claire à longue distance : La hauteur de fonctionnement des drones se situe généralement entre 50 et 100 mètres. L'appareil doit donc être capable de transmettre le son sur de longues distances dans un environnement en altitude. La distance effective de transmission sonore en situation sans obstacle ne doit pas être inférieure à 1 000 mètres, et le signal vocal ne doit présenter aucune distorsion ni bruit. Même par vent fort, sous la pluie ou dans des environnements bruyants, le personnel au sol doit pouvoir recevoir clairement l'information. Pour des cibles spécifiques, il est exigé une capacité de transmission sonore directionnelle afin d'éviter la diffusion du son qui pourrait perturber des zones non concernées.
• Exigences de commande à distance et de coordination : Il prend en charge l'opération à distance via la télécommande du drone ou la plateforme de commande au sol, y compris le réglage du volume, la lecture de messages vocaux préenregistrés et l'entrée vocale en temps réel. Aucune intervention manuelle sur le drone n'est nécessaire pour la configuration. En même temps, il doit être synchronisé avec le système de positionnement GPS du drone, sa caméra haute définition et son capteur infrarouge. Lorsque le capteur détecte une cible (comme des personnes piégées ou des cibles anormales), il déclenche automatiquement le dispositif acoustique.
• Adaptabilité environnementale et exigences de sécurité : Les drones opèrent principalement dans des environnements extérieurs complexes. L'appareil doit donc être étanche, protégé contre la poussière, résistant au vent ainsi qu'aux températures élevées et basses, atteindre le niveau de protection IP65, et pouvoir fonctionner de manière stable dans une plage de température allant de -40 °C à 60 °C et sous un vent inférieur à la force 6. Par ailleurs, il doit présenter des caractéristiques de faible consommation d'énergie et pouvoir être directement raccordé au système d'alimentation du drone afin d'éviter toute perturbation due à des recharges fréquentes. En ce qui concerne la maîtrise de l'intensité sonore, l'appareil doit respecter les normes environnementales afin d'éviter tout dommage auditif pour les personnes et les animaux.

III. Caractéristiques principales des dispositifs acoustiques à distance adaptés aux drones

Pour répondre aux besoins liés aux scénarios d'utilisation de drones, les dispositifs acoustiques à distance doivent présenter les caractéristiques techniques ciblées suivantes afin d'assurer une collaboration efficace avec les drones :

• Conception ultra-légère : Le boîtier est fabriqué en matériaux légers à haute résistance (tels que le carbone et les plastiques techniques). Le volume global de l'appareil est limité à 20 cm × 20 cm × 20 cm, et son poids ne dépasse pas 3 kg. Par ailleurs, la disposition structurelle est optimisée afin de réduire la résistance au vol et d'éviter d'affecter les performances aérodynamiques du drone. Certains appareils adoptent une conception modulaire, permettant d'ajouter ou de retirer des composants (comme des batteries supplémentaires ou des modules de transmission directionnelle du son) selon les besoins opérationnels, ce qui améliore leur adaptabilité.
• Niveau de pression acoustique élevé et bande de fréquence large : Le niveau de pression acoustique peut atteindre 130 dB à 150 dB, couvrant la bande de fréquence sensible à l'oreille humaine de 200 Hz à 20 000 Hz, afin de garantir une claire distinction du signal vocal. Un algorithme acoustique professionnel est utilisé pour optimiser le trajet de transmission des ondes sonores et réduire l'atténuation dans l'air. Même à une altitude de 50 mètres, le personnel au sol peut toujours recevoir distinctement les informations vocales. En outre, il supporte plus de 10 niveaux de réglage de l'intensité sonore pour s'adapter aux besoins de différents scénarios.
• Faible consommation d'énergie et adaptation multi-tension : Une puce basse consommation et une conception de circuit économe en énergie sont adoptées. La consommation en fonctionnement est inférieure à 8 W, et la consommation en veille est inférieure à 2 W. Elle peut être directement connectée au système d'alimentation par batterie lithium du drone, sans alimentation de secours supplémentaire. Certains appareils disposent d'une petite batterie de secours intégrée, qui peut maintenir le fonctionnement continu de l'appareil pendant plus d'une heure en cas d'interruption de l'alimentation du drone, garantissant ainsi que la transmission des informations essentielles n'est pas interrompue.
• Forte adaptabilité environnementale : Le boîtier répond à la norme de protection IP65 et peut résister au lavage par la pluie et à l'intrusion de poussière et de sable. En même temps, il offre une résistance au vent (il peut fonctionner de manière stable sous un vent inférieur à la force 6) ainsi qu'une résistance aux températures élevées et basses (il peut fonctionner normalement dans une plage de températures allant de -40 °C à 60 °C). Le circuit interne adopte une conception anti-interférences électromagnétiques afin d'éviter d'être affecté par les signaux électromagnétiques générés par le module de communication et le moteur du drone, et garantit une transmission sonore stable.

IV. Solutions d'intégration des dispositifs acoustiques à distance avec d'autres équipements

Dans le système de drone, les dispositifs acoustiques à distance doivent être intégrés à divers équipements afin de former un système collaboratif « perception - décision - exécution ». Les solutions d'intégration spécifiques sont les suivantes :

• Intégration avec l'équipement de perception : elle est associée à la caméra haute définition du drone, à l'imagerie infrarouge thermique et au lidar. Lorsque la caméra détecte des situations anormales telles que « regroupement de personnes » ou « intrusion illégale », ou lorsque l'imagerie infrarouge thermique repère des signes de vie dans une zone sinistrée, cela déclenche automatiquement le dispositif acoustique à distance pour diffuser le message vocal correspondant (par exemple « Le regroupement est interdit ici, veuillez évacuer immédiatement » et « Les secours vous ont localisé, veuillez rester calme »). Le lidar permet de mesurer précisément la distance de la cible et aide le dispositif à ajuster automatiquement l'intensité sonore afin de garantir une audibilité claire dans la zone ciblée.
• Intégration avec l'équipement de communication : Elle est connectée au module de communication 4G/5G du drone ou au module de communication par satellite pour permettre une commande à très longue distance. Lorsque le drone opère dans des zones éloignées sans signal réseau public (comme les zones montagneuses ou les océans), le personnel au sol peut envoyer des commandes (telles que le changement de mode de fonctionnement ou la mise à jour de la voix préenregistrée) vers le dispositif acoustique via le lien satellite. Le dispositif peut transmettre en temps réel l'état de fonctionnement (comme la puissance, le volume et les informations sur les pannes) à la plateforme de commande au sol, facilitant ainsi la surveillance à distance et le diagnostic des pannes.
• Intégration avec des équipements de positionnement et de navigation : combinée au système de positionnement GPS/Beidou du drone, lorsque celui-ci pénètre dans une zone sensible prédéfinie (comme l'espace aérien au-dessus d'écoles ou d'hôpitaux), le dispositif acoustique à distance passe automatiquement en mode faible volume afin d'éviter toute perturbation sonore. Lorsque le drone s'écarte de son itinéraire de vol (par exemple en raison du vent qui le dévie de la zone de secours), le dispositif diffuse immédiatement un message d'alerte indiquant une anomalie de position et envoie une alarme vers la plateforme au sol, aidant ainsi l'opérateur à ajuster l'itinéraire.
• Intégration avec l'équipement de lumière d'alerte : Elle est associée à la lumière LED d'alerte et à la lumière stroboscopique du drone pour créer un effet de « coordination son et lumière ». Lorsque le dispositif acoustique à distance active le mode d'alerte, la lumière d'alerte s'allume simultanément (par exemple, une lumière stroboscopique rouge). Grâce à une stimulation double, visuelle et auditive, l'effet d'alerte sur la cible est renforcé. Par exemple, lors d'un sauvetage nocturne, la « coordination son et lumière » peut aider les personnes piégées à localiser rapidement la position du drone et améliorer ainsi l'efficacité des opérations de secours.

V. Principaux avantages de la combinaison de dispositifs acoustiques à distance et de drones

Par rapport aux dispositifs acoustiques terrestres traditionnels ou aux drones fonctionnant seuls, la combinaison de dispositifs acoustiques à distance et de drones présente des avantages significatifs dans de nombreux aspects :

• Étendre la plage d'opération et l'efficacité : les drones peuvent rapidement couvrir une grande zone (une seule opération peut couvrir plus de 10 kilomètres carrés). Combinés à des dispositifs acoustiques à distance, ils offrent une efficacité de transmission d'informations 5 à 10 fois supérieure à celle de la diffusion manuelle au sol. Par exemple, dans le cadre de la sensibilisation à la prévention des épidémies dans une communauté de 5 kilomètres carrés, les drones équipés de ces dispositifs peuvent assurer une couverture complète en moins d'une heure, contre 1 à 2 jours pour une diffusion manuelle à pied.
• Améliorer la sécurité des opérations : Dans des scénarios dangereux (tels que les sites d'incendie ou les zones de fuite de gaz toxiques), les drones peuvent remplacer le personnel en intervenant dans des zones à haut risque. Les dispositifs acoustiques à distance permettent au personnel au sol de transmettre des informations et d'exercer un effet dissuasif sans avoir à s'approcher des environnements dangereux, réduisant ainsi considérablement le risque de blessures ou de pertes humaines. Par exemple, lors d'un accident d'explosion dans une usine chimique, des drones équipés de dispositifs pénètrent sur les lieux pour diffuser des instructions d'évacuation, évitant ainsi le risque d'intoxication pour les équipes de secours.

Permettre une intervention précise : Grâce à la technologie de transmission directionnelle du son et à la capacité de positionnement précis des drones, le son peut être transmis avec exactitude vers la zone cible, évitant ainsi le gaspillage de ressources et les interférences environnementales dues à la diffusion sonore. Par exemple, dans le cadre de l'éloignement des oiseaux des aéroports, les drones peuvent couvrir précisément la zone de la piste avec des ondes sonores dissuasives, sans affecter les zones résidentielles environnantes.

• Réduire les coûts d'exploitation : Un UAV combiné à un dispositif acoustique à distance peut remplacer le travail de 3 à 5 agents au sol. De plus, le coût d'un vol unique (frais d'électricité, frais de maintenance) du UAV est inférieur au coût de la main-d'œuvre. Une exploitation à long terme permet de réduire significativement les investissements en temps et en personnel. Par exemple, dans les patrouilles de sécurité urbaine, un UAV peut couvrir les besoins de surveillance de 3 à 4 rues, ce qui réduit les coûts de plus de 40 % par rapport aux patrouilles manuelles.

VI. Cas d'utilisation des dispositifs acoustiques à distance sur les UAV

Cas 1 : Application conjointe du UAV anti-oiseaux et d'un dispositif acoustique à distance dans les aéroports

Un aéroport international a introduit 10 drones de qualité industrielle, chacun équipé d'un dispositif acoustique à distance, ainsi que d'une caméra haute définition et d'un système de positionnement GPS. Au cours des opérations quotidiennes, les drones patrouillent autour des pistes et des avenues de l'aéroport selon les itinéraires prédéfinis. Lorsque la caméra détecte un groupe d'oiseaux, le dispositif acoustique à distance passe automatiquement en mode directionnel et joue le son d'oiseaux de proie simulés (comme le cri des aigles). Dans le même temps, en combinaison avec des ondes ultrasoniques à fréquence spécifique, une répulsion écologique des oiseaux est obtenue. Si les oiseaux ne partent pas à temps, l'appareil peut régler à distance l'intensité du son et taper à travers la plateforme au sol pour continuer à repousser. En outre, pendant la période de pointe du décollage et de l'atterrissage des avions, les drones peuvent naviguer à une altitude de 50 mètres au-dessus de la piste et diffuser la voix d'avertissement "Les drones sans pilote sont interdits dans la zone de dégagement de l'aéroport Après la mise en œuvre de ce programme, le nombre d'accidents de collision d'oiseaux à l'aéroport a diminué de 90% et le coût de la lutte contre les oiseaux a été réduit de 60% par rapport aux équipements traditionnels de lutte contre les oiseaux au sol.

Cas 2: Application pratique des drones de sauvetage en cas d'incendie forestier et des appareils acoustiques à distance

Lors d'une opération de secours en cas d'incendie de forêt en zone montagneuse, l'équipe de secours a déployé 5 drones de sauvetage. Chaque drone était équipé d'un dispositif acoustique à distance, d'un imageur thermique infrarouge et d'un module de communication par satellite. Les drones ont rapidement effectué une reconnaissance aérienne de la situation des feux. Lorsque l'imageur thermique infrarouge a détecté des personnes piégées en bordure du site incendié, le dispositif acoustique à distance a été immédiatement activé et a diffusé dans cette zone l'instruction vocale suivante : « Veuillez vous diriger vers la zone exempte de feu en direction du nord-ouest, où l'équipe de secours a mis en place un abri temporaire ». Parallèlement, le dispositif a transmis via le lien satellite les coordonnées des personnes piégées au centre de commandement au sol, afin d'aider l'équipe de secours à élaborer un itinéraire de sauvetage. Dans les zones où le feu se propageait rapidement, les drones pouvaient survoler 1 kilomètre en avant de la ligne de feu et diffuser aux villages environnants l'alerte préventive suivante : « Le feu va bientôt atteindre la zone XX, veuillez évacuer immédiatement selon le parcours prédéfini », permettant ainsi aux habitants d'anticiper leur évacuation. Grâce à cette intervention, la combinaison du dispositif acoustique à distance et des drones a permis à l'équipe de secours de localiser 12 personnes piégées en moins de 3 heures, sans faire aucune victime. L'efficacité de la transmission de l'information a été 8 fois supérieure à celle de la diffusion traditionnelle au sol.