Tillämpningspraxis för fjärrstyrd akustik på obemannade fordon

Med den snabba utvecklingen av tekniken för självkörande fordon expanderar användningsområdena ständigt och omfattar områden från inspektion i slutna parker till transport på öppna vägar, från nödinsatser till säkerhetspatrullering. Självkörande fordon saknar dock mänskliga förarens realtidskommunikation och avskräckande förmåga, vilket gör att de lätt kan orsaka säkerhetsrisker i komplexa miljöer. Med sina kärnfördelar i exakt ljudöverföring och flexibel fjärrstyrning, fjärrstyrd akustisk utrustning har blivit en nyckelkomponent för att kompensera denna brist hos självkörande fordon och ger starkt stöd för säker drift av sådana fordon i olika scenarier.

I. Tillämpningsscenarier för Fjärrstyrd akustisk utrustning Anpassad för Självkörande Fordon

Användningsområdena för fjärrstyrd ljudutrustning på självkörande fordon fokuserar främst på områden som kräver kommunikation, varning och avskräckning, och omfattar följande kärnscenarier:

• Park- och fabriksinspektionscenarier: När obemannade fordon utför inspektionsuppgifter i industriområden, logistikparker och stora fabriker måste de varna personal som obehörigt tränger in på området samt fordon som är felplacerade enligt reglerna. Samtidigt behöver de leverera arbetsmeddelanden och säkerhetspåminnelser till personalen i området.
• Nöd- och räddningsinsatser: Efter katastrofer såsom jordbävningar och översvämningar, när obemannade fordon kommer in i områden där personer är instängda för att utföra spaningsuppdrag, måste de upprätta kontakt med de instängda via ljud för att bekräfta deras position och fysiska tillstånd, samt samtidigt förmedla information om räddningsinsatsens framsteg och vägledning för evakuering. Vid skogsbränder kan obemannade fordon använda fjärrstyrd akustisk utrustning för att ge brandvarningar och underrättelser om evakueringsvägar till omkringboende eller anställda.
• Säkerhets- och gränspatrulleringsscenarier: När obemannade säkerhetsfordon patrullerar i områden som flygplatser, järnvägssträckor och gränsområden måste de kunna avskräcka misstänkt personal och olagliga intrång genom att riktat överföra varningsinformation. Samtidigt behöver de överföra den aktuella situationen till ledningscentralen för att underlätta utformningen av hanteringsplaner.

II. Kundernas kärnbehov inom scenarier med obemannade fordon

Vid användning av obemannade fordon handlar kundernas behov av fjärrstyrd ljudutrustning om de tre huvudaspekterna "säkerhet, effektivitet och precision", vilka mer specifikt är följande:

• Behov av realtidskommunikation: Utrustningen måste kunna genomföra långdistans- och tydlig röstöverföring för att säkerställa att informationsutbytet mellan den obemannade fordonet och omgivande personer sker utan fördröjning eller distortion. Särskilt i bullerrika miljöer (till exempel parkbygge och urbana trafikkorsningar) måste ljudsignalen kunna tränga igenom den omgivande brusnivån så att mottagaren exakt kan ta emot informationen.
• Behov av precist avskräckande: För misstänkta mål eller farliga beteenden krävs det att utrustningen har förmåga att sända ljud riktat för att undvika att ljudspridning stör orelaterade områden. Samtidigt ska ljudintensiteten kunna justeras för att skapa en effektiv avskräckning utan att orsaka permanent hörselskada hos personal.
• Behov av fjärrstyrning och samordning: Stöder fjärrdrift via kontrollsystemet för den obemannade fordonet eller bakre kommandoplattformen, inklusive volymjustering, växling av driftsläge och uppspelning av förinspelade röster. Inget manuellt tillvägagångssätt till det obemannade fordonet krävs för inställning. Samtidigt måste det kunna samordnas med perceptionsutrustningen på det obemannade fordonet, såsom radar och kameror. När perceptionsutrustningen upptäcker en avvikande situation utlöser den automatiskt den akustiska utrustningen.
• Miljöanpassningsbehov: Obemannade fordon arbetar främst utomhus, därför måste utrustningen kunna motstå hårda miljöer såsom hög temperatur, låg temperatur, regn och sanddamm. Den ska säkerställa stabil drift utan felfunktion under förhållanden med temperaturomfånget -40°C till 60°C, kraftigt regn (skyddsnivå IP65) och sandstorm.

III. Kärnegenskaper hos fjärrstyrd ljudutrustning anpassad för obemannade fordon

För att möta behoven i scenarier med obemannade fordon måste fjärrstyrd ljudutrustning ha följande specifika egenskaper:

• Miniatyriserad och lättviktig design: Utrustningens storlek bör anpassas till det tillgängliga installationsutrymmet på det obemannade fordonet, så att den kan integreras på tak, sida av karossen eller andra positioner på fordonet. Vikten bör hållas under 3 kilogram för att undvika ökad belastning av det obemannade fordonet, vilket kan påverka batteritid och körstabilitet. Samtidigt används en modulär struktur för att underlätta mekanisk koppling, demontering och underhåll av det obemannade fordonet.
• Flexibel växling mellan riktade och allriktade enheter: Den stöder växling mellan riktade enheter (med en ljudtäckningskant på 30°) och allriktade enheter (360° ljudtäckning). Direktionella enheter används för exakt varning eller avskräckande av specifika mål, och omnidirectionella enheter används för att leverera sändningsinformation till ett storskaligt område runt. Omröstningstiden styrs på millisekundnivå.
• Bred frekvensband och hög ljudtrycksnivå: Den täcker det mänskliga örat känsliga frekvensbandet 200 Hz – 20 000 Hz för att säkerställa att röstsignalen är tydligt åtskiljbar. Ljudtrycksnivån kan nå upp till 130 dB – 150 dB, och den effektiva överföringsdistansen i ett ostörda miljö är inte mindre än 800 meter, vilket uppfyller kommunikations- och avskräckningsbehoven hos obemannade fordon i medel- och långdistansscenarier.
• Flertalet strömkällor och låg energiförbrukning: Stöder anslutning till obemannat fords bordsoptaget och har samtidigt en inbyggd reservlithiumbatteri. När bordsoptaget slutar fungera kan reservbatteriet upprätthålla enhetens kontinuerliga drift i mer än 4 timmar. I vänteläge är energiförbrukningen under 5 W, vilket minskar påverkan på obemannat fords batterilivslängd.
• IP65-skydd och anti-störningsförmåga: Skal utgörs av ett vattentätt och dammtätt design, vilket uppfyller IP65-skyddsnivån och kan fungera normalt under kraftiga regn och sandstormar. Den interna kretsen har elektromagnetisk störningsfrihet för att undvika påverkan från elektromagnetiska signaler som genereras av radar, kommunikationsutrustning och andra komponenter i fordonsstyrningssystemet, samt säkerställa stabil ljudöverföring.

IV. Integrationslösningar för fjärrstyrd ljudutrustning med annan utrustning

I systemet för förarlösa fordon fungerar fjärrakustiska enheter inte självständigt utan integreras med olika typer av utrustning för att bilda ett samordnat system. De vanligaste integrationslösningarna inkluderar:

• Integration med perceptionsutrustning: Den är kopplad till laser radar, millimetervågsradar, högupplösta kameror och infraröd termisk avbildare på den obemannade fordonet. När radarn eller kameran upptäcker gående och hinder framför fordonet, eller identifierar avvikande händelser som "personintrång i zoner med förbud mot inträde" och "fordon backar", skickas automatiskt ett utlösarsignal till den fjärrstyrd ljudenheten. Enheten spelar automatiskt upp motsvarande röstmeddelande beroende på händelsetyp (till exempel "Det finns gående framme, var vänlig vara försiktig och saktas ner" och "Detta är en zon med förbud mot inträde, var vänlig lämna området omedelbart"). Samtidigt synkroniseras informationen om avvikelsen till det bakre kommandocentret.
• Integration med kommunikationsutrustning: Den är ansluten till 4G/5G-kommunikationsmodulen eller satellitkommunikationsmodulen i den obebodda fordonet för att möjliggöra kontroll på mycket långt avstånd. När det obebodda fordonet utför uppgifter i avlägsna områden utan publika nätverkssignaler (till exempel gränsområden och bergstrakter) kan personal vid bakre kommandocentral skicka kommandon till ljudanordningen via satellitlänken för att justera ljudparametrar eller växla driftläge. Samtidigt kan enheten överföra driftstatus (till exempel batterinivå, aktuell volym och felinformation) i realtid tillbaka till kommandoplattformen, vilket underlättar fjärrövervakning.
• Integration med varningsljusequipment: Den är kopplad till LED-varningsljus och blitzljus på fordonsfria fordon för att skapa en "ljus- och ljudkoordinerad" varningseffekt. När ljudanordningen startar varningsläge tänds varningsljuset samtidigt. Genom dubbelstimulans av syn och hörsel förbättras påminnelseeffekten för omgivande personer. Till exempel, när det fordonsfria fordonet svänger, aktiveras "svängsignal + röstmeddelande" samtidigt, vilket gör det lättare för fotgängare att uppfatta fordonets köravsikt.
• Integration med positionerings- och navigationsutrustning: I kombination med GPS/Beidous positioneringssystem för den obemannade fordonen, när fordonet kommer in i ett förinställt område (till exempel i närheten av skolor och sjukhus), växlar det akustiska enheten automatiskt till "lågvolymeläge" för att undvika störningar från höga ljudnivåer i känsliga områden. När det obemannade fordonet avviker från den planerade rutt och kommer in i ett farligt område (till exempel en byggsektion eller vattenöversvämmat område), spelar enheten automatiskt upp en varningssignal för att påminna omgivande personer om att hålla sig borta samt skickar en positionsavvikelsealarm till kommandocentret.

V. Kärnfördelar med kombinationen av fjärrstyrd akustik och obemannade fordon

Jämfört med traditionell manuell drift eller oberoende akustiska enheter kan kombinationen av fjärrstyrd akustik och obemannade fordon erbjuda fördelar inom flera aspekter:

• Förbättra säkerhet och tillförlitlighet: Det finns inget behov av manuell närvaro i farliga situationer (till exempel olycksplatser och gränskonfliktområden) för att genomföra kommunikations- och avskräckningsuppgifter, vilket minskar risken för personskador. Samtidigt kan kopplingen mellan enheten och det autonoma fordonets perceptionssystem snabbt reagera på avvikande situationer och undvika säkerhetsolyckor orsakade av fördröjda manuella åtgärder. Till exempel, vid en brandplats, kan det autonoma fordonet bära den akustiska enheten in till brandområdets periferi, medan befälspersonal från ett säkert område kommunicerar med de instängda via enheten, utan att brandmännen behöver ta risker genom att gå djupt in i elden.
• Utöka driftområdet och effektiviteten: Obebodda fordon kan köra kontinuerligt under lång tid (med en batteritid på 8–12 timmar). I kombination med fjärrstyrd ljudutrustning kan de täcka ett större område för att utföra uppgifter. Jämfört med manuell patrullering till fots eller fasta ljudenheter ökar driftseffektiviteten med 3–5 gånger. Till exempel kan ett obebott fordon tillsammans med ljudutrustning inom en 50 kvadratkilometer stor industripark slutföra totalt besiktning och leverans av säkerhetsinformation inom 4 timmar, medan manuell besiktning tar 2–3 dagar.
• Minska driftskostnader: Det minskar beroendet av arbetskraft. Ett obemannat fordon kan ersätta arbetet av 2–3 inspektionspersonal, och långsiktig drift kan avsevärt minska arbetskraftskostnaderna. Samtidigt innebär den modulära designen och det låga energiförbrukningen hos det fjärrstyra ljudanordningen låga underhållskostnader och en lång livslängd (upp till mer än 5 år vid normal användning), vilket ytterligare minskar de totala driftskostnaderna.
• Uppnå exakt och intelligent hantering: Genom koppling till kontrollsystemet och kommandoplattformen för den obemannade fordonet kan arbetsdata från ljudanordningen (till exempel användningstid, antal utlösningar och täckningsområde) statistiskt analyseras för att hjälpa till att optimera inspektionsrutten och uppgiftsplaneringen för det obemannade fordonet. Till exempel, enligt dataanalysen visar det sig att händelsen "personer som obehörigt tränger in i området" inträffar ofta i ett visst område. Patrullfrekvensen för det obemannade fordonet i detta område kan justeras, och varningsljudinnehållet i ljudanordningen kan optimeras för att förbättra varningseffekten.

VI. Tillämpningsfall för fjärrstyrd ljudutrustning på obemannade fordon

Fall: Praktisk tillämpning av obemannade nödrescuefordon och fjärrstyrda ljudanordningar

Vid ett räddningsinsats i berg efter en jordbävning använde räddningsteamet 3 nödräddningsdrönare. Drönarna var utrustade med fjärrstyrd ljudutrustning, infraröda värmekameror och satellitkommunikationsmoduler, och kunde därmed ta sig in i områden drabbade av katastrofen där vägarna var avskurna. När drönarna körde runt bland ruinerna upptäckte den infraröda värmekameran tecken på liv under våningsraset. Ljudutrustningen aktiverades omedelbart, och rösten "Var vänlig håll er lugna, räddningspersonal är på väg, gör er hörda för att indikera er position" spelades upp i området. Samtidigt justerade räddningspersonalen på distans volymen på enheten via satellitlänken för att säkerställa att ljudet nådde ner till botten av ruinerna utan att skada personer genom alltför hög volym. När de fastklämda personerna svarade genom att knacka på en metallrör samlade drönarens mikrofon in ljudsignalen och tillsammans med den riktade funktionen i ljudutrustningen hjälpte detta till att lokalisera deras position, vilket gav exakt vägledning för den fortsatta räddningsinsatsen. I denna räddningsoperation bidrog kombinationen av fjärrstyrd ljudutrustning och drönare till att räddningsteamet hittade 3 fastklämda personer inom 2 timmar, vilket var en betydande förbättring jämfört med traditionell manuell sökning, samt minskade risken för räddningspersonalen att behöva gå in i instabila ruinfält.