Applicazione Pratica dei Dispositivi Acustici a Distanza sui Veicoli Senza Pilota

Con lo sviluppo rapido della tecnologia dei veicoli autonomi, i suoi scenari applicativi si stanno continuamente espandendo, coprendo settori che vanno dall'ispezione in parchi chiusi al trasporto su strade aperte, dai soccorsi d'emergenza ai pattugliamenti di sicurezza. Tuttavia, i veicoli autonomi non dispongono delle capacità di comunicazione in tempo reale e dissuasione proprie degli autisti umani, risultando così più esposti a rischi per la sicurezza in ambienti complessi. Sfruttando i loro vantaggi principali di trasmissione sonora precisa e controllo remoto flessibile, dispositivi acustici a distanza sono diventati una configurazione fondamentale per colmare questa carenza dei veicoli autonomi, fornendo un solido supporto per il funzionamento sicuro dei veicoli in vari scenari.

I. Scenari applicativi dei Dispositivi acustici a distanza Adattati ai veicoli autonomi

Gli scenari applicativi dei dispositivi acustici remoti sui veicoli autonomi si concentrano principalmente su settori che richiedono comunicazione, avviso e dissuasione, comprendendo i seguenti scenari principali:

• Scenari di ispezione in parchi e fabbriche: quando veicoli autonomi svolgono compiti di ispezione in parchi industriali, parchi logistici e grandi fabbriche, devono avvisare il personale che entra nell'area senza autorizzazione e i veicoli parcheggiati in violazione delle norme. Allo stesso tempo, devono consegnare avvisi lavorativi e promemoria sulla sicurezza al personale presente nel parco.
• Scenari di soccorso d'emergenza: dopo il verificarsi di disastri come terremoti ed alluvioni, quando veicoli autonomi entrano nelle zone in cui le persone sono intrappolate per svolgere compiti di esplorazione, devono stabilire un contatto sonoro con gli individui intrappolati per confermare la loro posizione e condizioni fisiche, e allo stesso tempo comunicare l'andamento dei soccorsi e fornire indicazioni per la fuga. In caso di incendio boschivo, i veicoli autonomi possono utilizzare dispositivi acustici a distanza per diffondere avvisi di pericolo incendio e comunicare ai residenti o al personale circostante le rotte di evacuazione.
• Scenari di sicurezza e pattugliamento di confine: quando veicoli senza pilota pattugliano aree come aeroporti, linee ferroviarie e zone di confine, devono dissuadere personale sospetto e obiettivi di intrusione illegale emettendo informazioni di avvertimento in modo direzionale. Allo stesso tempo, devono trasmettere la situazione sul posto al centro di comando per assistere nella formulazione dei piani di intervento.

II. Esigenze fondamentali del cliente negli scenari con veicoli senza pilota

Nell'applicazione dei veicoli senza pilota, le esigenze dei clienti riguardo ai dispositivi acustici remoti ruotano attorno ai tre capisaldi di "sicurezza, efficienza e precisione", specificamente come segue:

• Esigenze di comunicazione in tempo reale: L'equipaggiamento deve consentire la trasmissione vocale a lunga distanza e chiara, al fine di garantire che lo scambio di informazioni tra il veicolo senza conducente e le persone circostanti avvenga senza ritardi né distorsioni. In particolare in ambienti rumorosi (come aree di costruzione nei parchi o intersezioni del traffico urbano), il segnale sonoro deve essere in grado di superare il rumore di fondo, affinché il destinatario possa ricevere con precisione le informazioni.
• Esigenze di dissuasione precisa: Per obiettivi sospetti o comportamenti pericolosi, l'equipaggiamento deve essere in grado di emettere suoni in modo direzionale, evitando così interferenze acustiche in aree non interessate. Allo stesso tempo, l'intensità del suono deve poter essere regolata per creare un effetto dissuasivo efficace, senza causare danni permanenti all'udito delle persone.
• Esigenze di controllo e coordinamento a distanza: supporta il funzionamento remoto attraverso il sistema di controllo del veicolo senza pilota o della piattaforma di comando posteriore, inclusi la regolazione del volume, la commutazione della modalità operativa e la riproduzione di messaggi vocali preimpostati. Non è necessario avvicinarsi manualmente al veicolo senza pilota per le impostazioni. Allo stesso tempo, deve coordinarsi con l'equipaggiamento di percezione del veicolo senza pilota, come radar e telecamere. Quando l'equipaggiamento di percezione rileva una situazione anomala, attiva automaticamente l'equipaggiamento acustico.
• Esigenze di adattabilità ambientale: i veicoli senza pilota operano principalmente all'aperto, quindi l'equipaggiamento deve essere in grado di resistere ad ambienti difficili come alte e basse temperature, pioggia e polvere sabbiosa. Deve garantire un funzionamento stabile senza arresti anomali nelle condizioni di un intervallo di temperatura da -40 °C a 60 °C, pioggia intensa (livello di protezione IP65) e tempesta di sabbia.

III. Caratteristiche principali dei dispositivi acustici remoti adattati ai veicoli senza pilota

Per soddisfare le esigenze degli scenari di veicoli senza conducente, i dispositivi acustici remoti devono possedere le seguenti caratteristiche specifiche:

• Design miniaturizzato e leggero: Le dimensioni dell'apparecchiatura devono adattarsi allo spazio di installazione del veicolo senza conducente ed essere integrabili sul tetto, sui lati della carrozzeria e in altre posizioni del veicolo. Il peso deve essere mantenuto entro i 3 chilogrammi per evitare di aumentare il carico del veicolo, influendo sulla durata della batteria e sulla stabilità di guida. Allo stesso tempo, viene adottata una struttura modulare per facilitare il collegamento meccanico, lo smontaggio e la manutenzione con il veicolo senza conducente.
• Passaggio flessibile tra dispositivi direzionali e omnidirezionali: supporta il passaggio tra dispositivi direzionali (con un angolo di copertura sonora di 30°) e dispositivi omnidirezionali (copertura sonora a 360°). I dispositivi direzionali vengono utilizzati per avvisare o dissuadere in modo preciso obiettivi specifici, mentre la modalità dispositivo omnidirezionale è impiegata per diffondere informazioni in aree ampie e circostanti. Il passaggio tra i due dispositivi può essere completato rapidamente tramite comandi remoti, con un tempo di risposta controllato a livello di millisecondi.
• Ampia banda di frequenza e uscita ad alto livello di pressione sonora: copre la banda di frequenza sensibile all'orecchio umano da 200 Hz a 20000 Hz, garantendo che il segnale vocale sia chiaramente distinguibile. L'uscita del livello di pressione sonora può raggiungere 130 dB - 150 dB e la distanza di trasmissione efficace in un ambiente privo di ostacoli non è inferiore a 800 metri, soddisfacendo le esigenze di comunicazione e dissuasione dei veicoli senza pilota in scenari a media e lunga distanza.
• Adattamento multiplo all'alimentazione e basso consumo energetico: supporta la connessione con il sistema di alimentazione di bordo del veicolo senza pilota e dispone contemporaneamente di una batteria al litio di riserva integrata. In caso di guasto dell'alimentazione di bordo, la batteria di riserva può mantenere il funzionamento continuo dell'apparecchiatura per oltre 4 ore. In modalità standby, il consumo energetico dell'apparecchiatura è inferiore a 5 W, riducendo l'impatto sulla durata della batteria del veicolo senza pilota.
• Protezione IP65 e capacità anti-interferenza: L'involucro adotta un design impermeabile e antipolvere, conforme allo standard di protezione IP65, ed è in grado di funzionare normalmente sotto forti piogge e in presenza di polvere sabbiosa. Il circuito interno dispone di capacità anti-interferenza elettromagnetica per evitare influenze derivanti dai segnali elettromagnetici generati da radar, apparecchiature di comunicazione e altri componenti del veicolo senza conducente, garantendo una trasmissione audio stabile.

IV. Soluzioni di integrazione di dispositivi acustici remoti con altre apparecchiature

Nel sistema del veicolo senza conducente, i dispositivi acustici a distanza non operano in modo indipendente, ma sono integrati con diverse apparecchiature per formare un sistema coordinato. Le soluzioni integrate più comuni includono:

• Integrazione con l'equipaggiamento di percezione: è collegato al radar laser, al radar a onde millimetriche, alla telecamera ad alta definizione e all'imager termico a infrarossi del veicolo senza conducente. Quando il radar o la telecamera rileva pedoni e ostacoli in avanti, oppure identifica eventi anomali come "personale che entra in area vietata" e "marcia indietro del veicolo", invia automaticamente un segnale di attivazione al dispositivo acustico remoto. Il dispositivo riproduce automaticamente il messaggio vocale corrispondente in base al tipo di evento (ad esempio "Ci sono pedoni davanti, si prega di fare attenzione e rallentare" e "Questa è un'area vietata, si prega di uscire immediatamente"). Allo stesso tempo, le informazioni sull'anomalia vengono sincronizzate con il centro comando posteriore.
• Integrazione con l'equipaggiamento di comunicazione: è collegato al modulo di comunicazione 4G/5G o al modulo di comunicazione satellitare del veicolo senza pilota per consentire il controllo a distanza estrema. Quando il veicolo senza pilota svolge compiti in aree remote prive di segnale di rete pubblica (ad esempio confini e zone montuose), il personale del comando posteriore può inviare comandi al dispositivo acustico attraverso il collegamento satellitare per regolare i parametri sonori o cambiare la modalità operativa. Allo stesso tempo, il dispositivo può trasmettere in tempo reale lo stato di funzionamento (ad esempio livello della batteria, volume corrente e informazioni sugli errori) alla piattaforma di comando, facilitando il monitoraggio da remoto.
• Integrazione con dispositivi luminosi di avvertimento: è collegato alla luce LED di avvertimento e alla luce stroboscopica del veicolo senza conducente per creare un effetto di avvertimento "coordinato audio-luminoso". Quando il dispositivo acustico attiva la modalità di avvertimento, la spia di avvertimento si accende in modo sincrono. Attraverso la doppia stimolazione visiva e uditiva, l'effetto di avviso per le persone circostanti viene potenziato. Ad esempio, quando il veicolo senza conducente svolta, vengono attivati contemporaneamente "l'indicatore di direzione + promemoria vocale", facilitando la percezione da parte dei pedoni dell'intenzione di guida del veicolo.
• Integrazione con apparecchiature di posizionamento e navigazione: abbinata al sistema di posizionamento GPS/Beidou del veicolo senza conducente, quando il veicolo entra in un'area preimpostata (ad esempio nelle vicinanze di scuole e ospedali), il dispositivo acustico passa automaticamente alla "modalità a volume ridotto" per evitare interferenze sonore ad alto decibel in aree sensibili. Quando il veicolo senza conducente si discosta dal percorso pianificato ed entra in un'area pericolosa (ad esempio una zona in costruzione o allagata), il dispositivo riproduce automaticamente un messaggio vocale di avvertimento per avvisare le persone circostanti di allontanarsi e invia un allarme di anomalia della posizione al centro di comando.

V. Vantaggi principali della combinazione tra dispositivi acustici remoti e veicoli senza conducente

Rispetto alle operazioni manuali tradizionali o ai dispositivi acustici indipendenti, la combinazione di dispositivi acustici remoti e veicoli senza conducente consente di ottenere vantaggi in diversi aspetti:

• Migliora la sicurezza e l'affidabilità: non è necessario avvicinarsi manualmente a scenari pericolosi (come siti di disastri o aree di conflitto al confine) per completare compiti di comunicazione e dissuasione, riducendo così il rischio di vittime tra il personale. Allo stesso tempo, l'integrazione tra il dispositivo e il sistema di percezione del veicolo senza pilota permette una rapida reazione a situazioni anomale ed evita incidenti causati da ritardi nella risposta umana. Ad esempio, in caso di incendio, il veicolo senza pilota trasporta il dispositivo acustico fino al limite della zona incendiata, consentendo al personale addetto al comando di comunicare con le persone intrappolate attraverso il dispositivo da un'area sicura, senza che i vigili del fuoco debbano correre il rischio di entrare profondamente nella zona incendiata.
• Ampliare il raggio d'azione e l'efficienza: i veicoli senza conducente possono guidare ininterrottamente per un lungo periodo (con un'autonomia della batteria di 8 - 12 ore). Combinati con dispositivi acustici remoti, possono coprire un'area più ampia per svolgere le attività. Rispetto al pattugliamento manuale a piedi o ai dispositivi acustici fissi, l'efficienza operativa aumenta da 3 a 5 volte. Ad esempio, in un parco industriale di 50 chilometri quadrati, il veicolo senza conducente abbinato al dispositivo acustico può completare l'ispezione completa dell'area e la consegna di avvisi di sicurezza entro 4 ore, mentre l'ispezione manuale richiede 2 - 3 giorni.
• Riduzione dei costi operativi: riduce la dipendenza dalla manodopera. Un veicolo senza conducente può sostituire il carico di lavoro di 2-3 ispettori, e un funzionamento a lungo termine può ridurre significativamente i costi del personale. Allo stesso tempo, la progettazione modulare e le caratteristiche a basso consumo energetico del dispositivo acustico a distanza si traducono in costi di manutenzione ridotti e una lunga durata (fino a oltre 5 anni con uso normale), riducendo ulteriormente le spese operative complessive.
• Realizza una gestione precisa e intelligente: Attraverso l'integrazione con il sistema di controllo e la piattaforma di comando del veicolo autonomo, è possibile analizzare statisticamente i dati operativi del dispositivo acustico (come tempo di utilizzo, numero di attivazioni e area coperta), contribuendo a ottimizzare il percorso di ispezione e la pianificazione delle attività del veicolo senza conducente. Ad esempio, dall'analisi dei dati potrebbe emergere che l'evento "personale entra senza autorizzazione in una zona" si verifica frequentemente in una determinata area. In tal caso, è possibile regolare la frequenza di pattugliamento del veicolo autonomo in quella zona e ottimizzare il contenuto vocale dell'avviso del dispositivo acustico per migliorarne l'efficacia deterrenti.

VI. Casi di applicazione dei dispositivi acustici remoti sui veicoli autonomi

Caso: Applicazione pratica dei veicoli autonomi per il soccorso d'emergenza e dei dispositivi acustici remoti

Durante un intervento di soccorso in montagna a seguito di un terremoto, la squadra di soccorso ha impiegato 3 veicoli aerei senza pilota per le operazioni di emergenza. I droni erano equipaggiati con dispositivi acustici a distanza, termocamere a infrarossi e moduli di comunicazione satellitare, ed sono entrati nella zona colpita dove le strade erano interrotte. Mentre i veicoli si muovevano tra le macerie, la termocamera a infrarossi ha rilevato segni di vita al di sotto delle rovine. Il dispositivo acustico è stato immediatamente attivato, trasmettendo il messaggio vocale "Per favore, mantenga la calma, gli operatori del soccorso stanno arrivando, emetta un suono per indicare la sua posizione" verso quell'area. Allo stesso tempo, gli operatori del soccorso hanno regolato a distanza il volume del dispositivo attraverso il collegamento satellitare, assicurandosi che il suono raggiungesse il fondo delle macerie senza causare danni alle persone a causa di un volume eccessivo. Quando i sopravvissuti intrappolati hanno risposto bussando su un tubo di metallo, il microfono del veicolo senza pilota ha raccolto il segnale acustico e, combinandolo con la funzionalità direzionale del dispositivo acustico, ha contribuito a localizzare con precisione la loro posizione, fornendo una guida accurata per le successive operazioni di salvataggio. In questo intervento, l'integrazione del dispositivo acustico a distanza con il veicolo senza pilota ha permesso alla squadra di soccorso di individuare 3 persone intrappolate entro 2 ore, migliorando notevolmente l'efficienza rispetto all'esplorazione manuale tradizionale e riducendo al contempo il rischio per gli operatori di dover accedere ad aree di macerie instabili.