Zastosowanie zdalnych urządzeń akustycznych w pojazdach bezzałogowych

Z szybkim rozwojem technologii pojazdów bezzałogowych ich zastosowania stale się poszerzają, obejmując obszary od inspekcji w zamkniętych parkach po transport na drogach otwartych, a także od ratownictwa awaryjnego po patrolowanie bezpieczeństwa. Jednak pojazdy bezzałogowe nie posiadają możliwości komunikacji w czasie rzeczywistym ani zdolności odstraszania charakterystycznych dla kierowców ludzi, co czyni je bardziej narażonymi na zagrożenia bezpieczeństwa w złożonych środowiskach. Korzystając ze swoich kluczowych zalet, takich jak precyzyjne przesyłanie dźwięku i elastyczna zdalna kontrola, zdalne urządzenia akustyczne stały się kluczowym wyposażeniem uzupełniającym te braki pojazdów bezzałogowych, zapewniając silne wsparcie dla bezpiecznej eksploatacji pojazdów bezzałogowych w różnych scenariuszach.

I. Scenariusze zastosowania Zdalne urządzenia akustyczne Przystosowanych do pojazdów bezzałogowych

Zastosowania zdalnych urządzeń akustycznych w pojazdach bezzałogowych koncentrują się głównie na obszarach wymagających komunikacji, ostrzeżeń i działań odstraszających, obejmując następujące podstawowe scenariusze:

• Scenariusze inspekcji w parkach i na terenie fabryk: Gdy pojazdy bezzałogowe wykonują zadania inspekcyjne w parkach przemysłowych, logistycznych oraz dużych zakładach produkcyjnych, muszą ostrzegać osoby wchodzące nieuprawnione na obszar oraz pojazdy zaparkowane z naruszeniem przepisów. Jednocześnie muszą doręczać pracownikom przebywającym na terenie parku komunikaty służbowe oraz przypomnienia dotyczące bezpieczeństwa.
• Scenariusze ratownicze: Po katastrofach takich jak trzęsienia ziemi czy powodzie, gdy pojazdy bezzałogowe wjeżdżają do obszarów, gdzie ludzie są uwięzieni, aby wykonywać zadania rozpoznawcze, muszą nawiązywać kontakt głosowy z poszkodowanymi, aby potwierdzić ich lokalizację i stan zdrowia, a także przekazywać informacje o postępach akcji ratunkowej i wskazówki dotyczące ewakuacji. W przypadku pożaru lasu pojazdy bezzałogowe mogą wykorzystywać zdalne urządzenia akustyczne do przekazywania mieszkańcom lub pracownikom okolicy ostrzeżeń o pożarze oraz informacji o trasach ewakuacji.
• Scenariusze ochrony i patrol graniczny: Gdy bezzałogowe pojazdy bezpieczeństwa patrolują w takich obszarach jak lotniska, linie kolejowe i obszary graniczne, muszą odstraszać podejrzanych pracowników i cele nielegalnego wtargnięcia, wyświetlając informacje ostrzegawcze w sposób ukierunkowany Jednocześnie muszą przekazać sytuację na miejscu centrum dowodzenia w tyłach, aby pomóc w opracowaniu planów likwidacji.

II. Wprowadzenie Podstawowe potrzeby klientów w scenariuszach pojazdów bezzałogowych

W zastosowaniu pojazdów bezzałogowych potrzeby klientów w zakresie urządzeń zdalnego akustycznego opierają się na trzech kluczowych elementach: "bezpieczeństwo, wydajność i precyzja", które są w szczególności następujące:

• Potrzeby komunikacji w czasie rzeczywistym: Urządzenie musi zapewniać dalekosiężną i wyraźną transmisję głosu, aby zagwarantować, że wymiana informacji między pojazdem bezzałogowym a otaczającymi go osobami odbywa się bez opóźnień i zniekształceń. Szczególnie w hałaśliwych środowiskach (takich jak tereny budowy w parkach czy skrzyżowania ruchu miejskiego) sygnał dźwiękowy musi przebijać się przez szum środowiskowy, umożliwiając odbiorcy dokładne otrzymanie informacji.
• Potrzeby precyzyjnego odstraszania: Wobec podejrzanych celów lub niebezpiecznych zachowań urządzenie powinno mieć możliwość emisji dźwięku w sposób kierunkowy, by uniknąć rozprzestrzeniania się dźwięku na niepowiązane obszary. Jednocześnie natężenie dźwięku powinno być regulowane tak, aby skutecznie odstraszać, nie powodując trwałego uszkodzenia słuchu personelu.
• Wymagania dotyczące zdalnego sterowania i koordynacji: Obsługuje zdalne działanie poprzez system sterowania pojazdu bezzałogowego lub platformę dowodzenia z tyłu, w tym regulację głośności, przełączanie trybów pracy oraz odtwarzanie zaprogramowanych wiadomości głosowych. Nie wymaga ręcznego podejścia do pojazdu bezzałogowego w celu konfiguracji. Jednocześnie musi koordynować się z urządzeniami percepcyjnymi pojazdu bezzałogowego, takimi jak radar i kamery. Gdy urządzenia te wykryją sytuację nietypową, aktywacja urządzenia akustycznego następuje automatycznie.
• Wymagania dotyczące przystosowania do środowiska: Pojazdy bezzałogowe działają głównie na zewnątrz, dlatego urządzenia muszą być odporne na trudne warunki, takie jak wysoka i niska temperatura, deszcz czy kurz. Muszą zapewniać stabilną pracę bez awaryjnego wyłączania się w zakresie temperatur od -40°C do 60°C, przy ulewie (stopień ochrony IP65) oraz podczas burzy piaskowej.

III. Kluczowe cechy zdalnych urządzeń akustycznych przystosowanych do pojazdów bezzałogowych

Aby spełnić potrzeby scenariuszy pojazdów bezzałogowych, zdalne urządzenia akustyczne muszą posiadać następujące cechy ukierunkowane:

• Zminiaturyzowana i lekka konstrukcja: Wielkość urządzenia powinna być dostosowana do dostępnej przestrzeni montażowej na pojeździe bezzałogowym, umożliwiając integrację z dachem, bokiem nadwozia oraz innymi miejscami na takim pojeździe. Masa powinna być ograniczona do 3 kilogramów, aby nie zwiększać obciążenia pojazdu bezzałogowego i nie wpływać negatywnie na czas pracy baterii oraz stabilność jazdy. Jednocześnie należy zastosować konstrukcję modułową, ułatwiającą połączenie mechaniczne, demontaż oraz konserwację z pojazdem bezzałogowym.
• Elastyczne przełączanie między urządzeniami kierunkowymi a omnidirectional: Obsługuje przełączanie między urządzeniami kierunkowymi (z kątem pokrycia dźwięku 30°) a urządzeniami omnidirectional (pokrycie dźwięku 360°). Urządzenia kierunkowe są używane do precyzyjnego ostrzegania lub odstraszania określonych celów, a tryb urządzenia omnidirectional służy do przekazywania informacji głosowych na dużym obszarze wokół. Przełączenie między dwoma urządzeniami może być szybko wykonane za pomocą poleceń zdalnych, a czas reakcji jest kontrolowany na poziomie milisekund.
• Szeroki zakres częstotliwości i wysoki poziom ciśnienia akustycznego: obejmuje zakres częstotliwości czułego dla ludzkiego ucha 200 Hz - 20000 Hz, aby zapewnić wyraźne odróżnienie sygnału głosowego. Wynik poziomu ciśnienia akustycznego może osiągnąć 130-150 dB, a skuteczna odległość transmisji w środowisku bez przeszkód wynosi nie mniej niż 800 metrów, co spełnia potrzeby komunikacji i odstraszania pojazdów bezzałogowych w scenariuszach średnich i dalekich odległości.
• Dostosowanie do wielu źródeł energii i niskie zużycie energii: Wspiera połączenie z pokładowym systemem zasilania pojazdu bezzałogowego, a jednocześnie posiada wbudowaną w zapasowy akumulator litowy. Gdy zasilanie pokładowe wyzwala się, akumulator zapasowy może utrzymać ciągłą pracę urządzenia przez ponad 4 godziny. W trybie gotowości zużycie energii przez urządzenie wynosi mniej niż 5 W, co zmniejsza wpływ na żywotność baterii pojazdu bezzałogowego.
• Ochrona IP65 i odporność na zakłócenia: Obudowa ma konstrukcję odporną na wodę i kurz, spełniająca standard ochrony IP65, umożliwiającą normalną pracę w warunkach ulewy oraz silnego zadymienia piaskiem. Wewnętrzny obwód charakteryzuje się odpornością na zakłócenia elektromagnetyczne, co pozwala uniknąć wpływu sygnałów elektromagnetycznych generowanych przez radar, urządzenia komunikacyjne i inne komponenty pojazdu bezzałogowego, zapewniając stabilną transmisję dźwięku.

IV. Rozwiązania integracji zdalnych urządzeń akustycznych z innym sprzętem

W systemie pojazdu bezzałogowego zdalne urządzenia akustyczne nie działają niezależnie, lecz są integrowane z różnymi urządzeniami, tworząc zsynchronizowany system. Do najczęstszych rozwiązań integracji należą:

• Integracja z urządzeniami percepcyjnymi: Jest połączona z radarem laserowym, radarem milimetrowym, kamerą wysokiej rozdzielczości oraz termowizyjnym detektorem podczerwieni pojazdu bezzałogowego. Gdy radar lub kamera wykryje pieszych i przeszkody z przodu albo zidentyfikuje niepokojące zdarzenia, takie jak „osoba wkracza do strefy zakazanej” czy „pojazd porusza się manewrem wstecznym”, automatycznie wysyła sygnał uruchamiający do zdalnego urządzenia akustycznego. Urządzenie automatycznie odtwarza odpowiedni komunikat głosowy w zależności od typu zdarzenia (np. „Z przodu znajdują się piesi, prosimy zwrócić uwagę i zwolnić” oraz „To jest strefa zakazana, prosimy natychmiast ją opuścić”). Jednocześnie informacja o incydencie jest przesyłana do centrali dowodzenia w tyle.
• Integracja z urządzeniami komunikacyjnymi: Podłączone do modułu komunikacji 4G/5G lub modułu komunikacji satelitarnej pojazdu bezzałogowego, umożliwia sterowanie na ultra-długich odległościach. Gdy pojazd bezzałogowy wykonuje zadania w odległych obszarach pozbawionych sygnału sieci publicznej (takich jak granice czy tereny górskie), personel dowodzenia z tyłu może wysyłać polecenia do urządzenia akustycznego poprzez łącze satelitarne, aby dostosować parametry dźwięku lub przełączyć tryb pracy. Jednocześnie urządzenie może przesyłać informacje o stanie pracy (takie jak stan baterii, aktualna głośność i dane o usterkach) na platformę dowodzenia w czasie rzeczywistym, ułatwiając zdalne monitorowanie.
• Integracja z urządzeniem ostrzegawczym świetlnym: Jest połączone z diodowym światłem ostrzegawczym i lampą błyskową pojazdu bezzałogowego, tworząc efekt ostrzegania typu "koordynacja dźwięku i światła". Gdy urządzenie akustyczne uruchamia tryb ostrzegania, światło ostrzegawcze włącza się synchronicznie. Poprzez podwójne bodźce wzrokowe i słuchowe poprawia się skuteczność sygnalizacji dla osób znajdujących się w pobliżu. Na przykład, gdy pojazd bezzałogowy skręca, synchronicznie uruchamiane są "kierunkowskaz + komunikat głosowy", ułatwiając pieszym rozpoznanie zamiaru jazdy pojazdu bezzałogowego.
• Integracja z urządzeniami pozycjonującymi i nawigacyjnymi: W połączeniu z systemem pozycjonowania GPS/Beidou pojazdu bezzałogowego, gdy pojazd bezzałogowy wjeżdża do obszaru ustawionego wcześniej (np. w pobliżu szkół i szpitali), urządzenie akustyczne automatycznie przełącza się w "tryb cichy", aby uniknąć zakłóceń hałaśliwym dźwiękiem wrażliwych obszarów. Gdy pojazd bezzałogowy odchyla się od zaplanowanej trasy i wjeżdża na obszar niebezpieczny (np. odcinek budowlany lub teren podmokły), urządzenie automatycznie odtwarza głosowe ostrzeżenie, aby przypomnieć otaczającym osobom o zachowaniu ostrożności, oraz wysyła alarm dotyczący nieprawidłowej lokalizacji do centrum dowodzenia.

V. Kluczowe zalety połączenia zdalnych urządzeń akustycznych z pojazdami bezzałogowymi

W porównaniu z tradycyjną obsługą ręczną lub samodzielnymi urządzeniami akustycznymi, połączenie zdalnych urządzeń akustycznych z pojazdami bezzałogowymi umożliwia uzyskanie przewag w wielu aspektach:

• Poprawa bezpieczeństwa i niezawodności: Nie ma potrzeby ręcznego podejścia do niebezpiecznych sytuacji (takich jak miejsca katastrof lub strefy konfliktów granicznych) w celu wykonania zadań komunikacyjnych i odstraszających, co zmniejsza ryzyko strat wśród personelu. Jednocześnie połączenie urządzenia z systemem percepcji pojazdu bezzałogowego umożliwia szybką reakcję na sytuacje nietypowe i uniknięcie wypadków spowodowanych opóźnieniem reakcji człowieka. Na przykład na miejscu pożaru pojazd bezzałogowy zabiera urządzenie akustyczne na skraj ognia, a personel dowodzący komunikuje się za pomocą urządzenia z osobami w pułapce z bezpiecznego obszaru, bez konieczności narażania strażaków na ryzyko wejścia głębiej w płomienie.
• Rozszerzenie zakresu działania i wydajności: Pojazdy bezzałogowe mogą poruszać się nieprzerwanie przez długi czas (przy żywotności baterii wynoszącej 8–12 godzin). W połączeniu z zdalnie sterowanymi urządzeniami akustycznymi są w stanie objąć większy obszar, aby wykonywać zadania. W porównaniu do ręcznych patroli pieszych lub stałych urządzeń akustycznych, wydajność operacji wzrasta 3–5-krotnie. Na przykład w przemyślowym parku o powierzchni 50 km², pojazd bezzałogowy w połączeniu z urządzeniem akustycznym może ukończyć inspekcję całego obszaru oraz doręczenie komunikatów bezpieczeństwa w ciągu 4 godzin, podczas gdy inspekcja ręczna trwa od 2 do 3 dni.
• Zmniejsz koszty operacyjne: Redukuje zależność od siły roboczej. Jedno pojazd bezzałogowy może zastąpić pracę 2–3 osób kontrolujących, a długoterminowa eksploatacja znacząco obniża koszty pracy. Jednocześnie modułowa konstrukcja i niskie zużycie energii urządzenia akustycznego zdalnego sterowania powodują niskie koszty utrzymania oraz długą żywotność (do ponad 5 lat przy normalnym użytkowaniu), co dodatkowo zmniejsza ogólne wydatki operacyjne.
• Zrealizuj precyzyjne i inteligentne zarządzanie: Poprzez połączenie z systemem sterowania i platformą komend bezzałogowego pojazdu, możliwe jest statystyczne analizowanie danych pracy urządzenia akustycznego (takich jak czas użytkowania, liczba uruchomień oraz obszar pokrycia), co wspiera optymalizację trasy patrolowania i planowania zadań przez pojazd bezzałogowy. Na przykład, na podstawie analizy danych może się okazać, że incydent „nieupoważniona osoba wkracza do strefy” występuje często w określonym obszarze. W takim przypadku można dostosować częstotliwość patrolowania tego obszaru przez pojazd bezzałogowy oraz zoptymalizować treść ostrzegawczego komunikatu głosowego urządzenia akustycznego, aby poprawić skuteczność ostrzeżenia.

VI. Przykłady zastosowania zdalnych urządzeń akustycznych na pojazdach bezzałogowych

Przypadek: praktyczne zastosowanie bezzałogowych pojazdów ratunkowych i zdalnych urządzeń akustycznych

W trakcie ratownictwa w górach, gdy nastąpiło trzęsienie ziemi, zespół ratowniczy uruchomił 3 pojazdy bezzałogowe. Pojazdy bezzałogowe wyposażone w urządzenia dźwiękowe, obrazy termiczne podczerwone i moduły satelitarne weszły na miejsce katastrofy, gdzie drogi były odcięte. Gdy pojazdy bezzałogowe przejeżdżały wokół ruin, podczerwone urządzenie wykryło ślady życia pod ruinami. Natychmiast uruchomiono urządzenie akustyczne, a do tego obszaru odtworzono głos: "Proszę zachować spokój, personel ratowniczy zbliża się, proszę wydać dźwięk, aby wskazać swoją pozycję". Jednocześnie personel ratowniczy zdalnie regulował głośność urządzenia za pośrednictwem połączenia satelitarnego, aby zapewnić, że dźwięk może być przesyłany na dno ruin bez powodowania obrażeń personelu z powodu nadmiernego natężenia. Gdy uwięzieni ludzie odpowiadali, pukając w metalową rurę, mikrofon bezzałogowego pojazdu odbierał sygnał dźwiękowy, a w połączeniu z funkcją kierunkową urządzenia akustycznego pomagał zlokalizować pozycję uwięzionych ludzi, zapewniając dokładne wskazówki W tym ratowaniu połączenie zdalnego urządzenia akustycznego z pojazdem bezzałogowym pomogło zespołowi ratowniczemu znaleźć 3 uwięzione osoby w ciągu 2 godzin, co znacznie poprawiło wydajność w porównaniu z tradycyjną ręczną poszukiwaniem, a jednocześnie uniknęło ryzyka