Pagsasagawa ng mga Remote Acoustic Device sa mga UAV

Dahil sa malalim na pagsusuri ng teknolohiya ng UAV sa iba't ibang larangan, ang mga katangian nito tulad ng mataas na pananaw at marunong na paggalaw ay naging mahalagang suporta sa mga sitwasyon tulad ng pangangalaga sa seguridad, emerhensiyang pagliligtas, at pamamahala sa publiko. Gayunpaman, ang tradisyonal na mga tungkulin ng UAV ay nakatuon lamang sa pagkuha ng larawan at pagpapadala ng datos, at kulang sa epektibong interaksyon sa tunog at kakayahang manipula. Batay sa pangunahing kalamangan ng direksyonal na transmisyon ng tunog at kontrol sa layo, ang mga remote acoustic device ay bumubuo ng isang kolaboratibong sistema ng "hangin-lugar-lupa" kasama ang UAV, na epektibong nagtutugma sa kakulangan ng UAV sa pakikipag-ugnayan sa tunog at higit pang pinapalawak ang kanilang halaga sa aplikasyon sa mga kumplikadong sitwasyon.

I. Mga Sitanasyon ng Paggamit ng Mga Remote Acoustic Device na Angkop sa UAV

Ang pagsasama ng remote acoustic device at UAV ay eksaktong tugma sa sumusunod na apat na pangunahing senaryo upang malutas ang mga praktikal na problema sa operasyon sa iba't ibang larangan:

• Mga senaryo ng publikong seguridad at pagmomonitor ng seguridad: Sa mga lugar ng malalaking kaganapan (tulad ng mga konsiyerto at sports event), ang mga UAV na mayroong remote acoustic device ay maaaring mag-broadcast ng mga abiso para sa real-time na pangangalaga ng order (halimbawa, "Paki-sunod ang mga alituntunin sa lugar at huwag magsiksikan"). Sa panahon ng mga patrol sa lungsod, kapag may natuklasang anomaliya tulad ng pagtitipon ng mga suspechosong indibidwal o mataas na parabolic trajectory, maaari nilang i-output ang mga babalang tunog nang direksyonal at isabay ang aktuwal na kalagayan sa ground command center. Sa mga mahahalagang lugar tulad ng paliparan at riles ng tren, maaari silang magsagawa ng aerial na pagbabanta laban sa mga ilegal na pumasok (tulad ng tao o sasakyan na lumalabag sa runway).
• Mga sitwasyon ng emerhensiyang pagligtas: Pagkatapos ng mga sakuna gaya ng sunog sa kagubatan, baha, at lindol, ang mga UAV ay mabilis na makarating sa lugar na nasugatan ng sakuna. Sa pamamagitan ng mga remote acoustic device, maaari nilang i-broadcast ang mga ruta ng pagliligtas sa mga taong nahuli (tulad ng "Mangyaring lumipat sa mataas na lupa sa timog-silangan na direksyon, at dumating na ang rescue team"), at maghatid ng kaalaman sa ligtas na pag-iwas sa panganib. Sa maritime search and rescue, maaari nilang i-play ang mga pahiwatig sa lokasyon sa mga taong bumaba sa tubig (tulad ng "Magpatuloy na lumulutang, at ang barko ng pag-iligtas ay papalapit"), at sa parehong oras ay tumutulong sa koponan sa lupa sa pag-lock ng posisyon ng target. Sa paghahanap at pagligtas sa mga taong nawala sa mga lugar na bundok, maaari nilang i-play ang mga abiso ng nawawalang tao sa isang loop upang mapalawak ang saklaw ng impormasyon.
• Mga sitwasyon sa proteksyon ng kalikasan at kontrol ng hayop: Sa mga nature reserve, ang mga UAV na may mga remote acoustic device ay maaaring mag-broadcast ng mga tinig na babala sa mga ilegal na mangangaso upang makabuo ng dissuasion sa hangin. Sa mga lugar na gaya ng mga paliparan at lupaing pang-uukasan, maaari nilang i-simulate ang mga tunog ng mga likas na kaaway (tulad ng mga tawag ng mga ibon ng hayop) o mga tiyak na dalas ng tunog upang makamit ang ekolohikal na pag-aalis ng ibon, pag-iwas sa mga Sa pagsubaybay sa mga ruta ng paglipat ng mga hayop, maaari nilang i-play ang mga tunog na babala sa mga hayop na papalapit sa mga lugar ng gawain ng tao upang mabawasan ang mga salungatan ng tao at hayop.
• Mga serbisyong publiko at mga senaryo ng paglalathala: Sa mga emergency na paglalathala tulad ng pangangalaga laban sa epidemya sa lungsod at kontrol sa baha, ang mga UAV ay maaaring magdala ng mga kagamitan upang mag-broadcast ng mga abiso hinggil sa patakaran sa mga komunidad at kalye nang paulit-ulit (tulad ng "Pakipagsawa sa nucleic acid test nang ontime at tiyaking napoprotektahan ang sarili"). Sa mga lugar na rural, maari nilang ihatid ang gabay sa agrikultura at paliwanag sa mga patakaran sa mga magsasaka. Sa mga pasyalan, maari nilang i-broadcast ang mga paalala para sa ligtas na paglalakbay sa mga turista (tulad ng "Huwag lumayo sa takdang ruta ng paglalakbay at maging mapagmatyag sa pag-iwas sa pagkadulas") at mga panawagan para sa sibilisadong paglalakbay.

II. Mga Pangunahing Pangangailangan ng Customer sa Mga Senaryo ng UAV

Sa mga aplikasyon ng UAV, ang pangangailangan ng mga customer sa mga remote acoustic device ay nakatuon sa "magaan, mataas ang kahusayan, at katatagan", na partikular na ipinapakita sa mga sumusunod:

• Magaan at mababang pangangailangan sa karga: Limitado ang epektibong karga ng mga UAV (karamihan ay 1 - 5 kilogramo). Kaya naman, kailangang maliit ang sukat at magaan ang timbang ng mga remote acoustic device (karaniwang limitado sa loob ng 3 kilogramo). Maaari itong maiintegrado sa katawan ng UAV o sa mounting bracket nang hindi nakakaapekto sa tagal ng paglipad (na kailangang matiyak na higit sa kalahating oras bawat paglipad) at sa katatagan ng kontrol ng UAV. Kasabay nito, sumusuporta ito sa mabilis na pagtanggal at pag-install upang mapadali ang pagmementina ng kagamitan.
• Mahabang-distansya na malinaw na transmisyon ng tunog: Ang operasyonal na taas ng UAV ay karaniwang nasa 50 hanggang 100 metro. Kaya, kinakailangan ng aparatong makapagpadala ng tunog nang malayo sa mataas na kapaligiran. Ang epektibong distansya ng pagpapadala ng tunog sa isang walang sagabal na sitwasyon ay hindi bababa sa 1,000 metro, at ang signal ng boses ay walang pagkakaiba-iba o ingay. Kahit sa mga maruming hangin, ulan, at maingay na kapaligiran, ang mga tauhan sa lupa ay malinaw na nakakatanggap ng impormasyon. Para sa tiyak na mga target, kinakailangan ito ng kakayahang magpadala ng tunog nang diretsahan upang maiwasan ang pagkalat ng tunog na maaaring makagambala sa mga di-kaugnay na lugar.
• Mga kinakailangan sa remote control at koordinasyon: Sinusuportahan nito ang remote operation sa pamamagitan ng UAV remote controller o sa ground command platform, kabilang ang pag-adjust ng volume, pre-made voice playback, at real-time voice input. Walang manuwal na paglapit sa UAV ang kinakailangan para sa setting. Kasabay nito, kailangan itong ikonekta sa GPS positioning ng UAV, high - definition camera, at infrared sensor. Kapag nakita ng sensor ang isang target (tulad ng mga taong nahuli at mga abnormal na target), awtomatikong pinapatakbo nito ang akustikong aparato upang gumana.
• Kakayahang umangkop sa kapaligiran at mga kinakailangan sa kaligtasan: Ang mga UAV ay karamihan ay gumagana sa mga kumplikadong palabas na kapaligiran. Kaya, kinakailangang may kakayahang waterproof, dustproof, windproof, at paglaban sa mataas at mababang temperatura ang device, sumunod sa antas ng proteksyon na IP65, at kayang gumana nang matatag sa saklaw ng temperatura mula -40°C hanggang 60°C at sa ilalim ng puwersa ng hangin na nasa antas 6 pababa. Nang magkagayo'y, kinakailangang may katangian ito ng mababang pagkonsumo ng kuryente at maaaring direktang ikonekta sa sistema ng suplay ng kuryente ng UAV upang maiwasan ang pagbabago sa operasyon dahil sa madalas na pagre-recharge. Sa aspeto ng kontrol sa lakas ng tunog, kinakailangang sumunod sa mga pamantayan sa pangangalaga sa kapaligiran upang maiwasan ang pagkasira ng pandinig ng mga tao at hayop.

III. Mga Pangunahing Katangian ng Remote Acoustic Devices Na Inangkop para sa UAVs

Upang matugunan ang mga pangangailangan sa mga senaryo ng UAV, kailangang magkaroon ang mga remote acoustic device ng mga tiyak na teknikal na katangian upang masiguro ang epektibong pakikipagtulungan sa mga UAV:

• Ultra-magaan na disenyo: Ang shell ay gawa sa materyales na mataas ang lakas ngunit magaan (tulad ng carbon fiber at engineering plastics). Ang kabuuang sukat ng device ay kontrolado sa loob ng 20cm×20cm×20cm, at ang timbang ay hindi lalagpas sa 3kg. Kasabay nito, ang pagkakaayos ng istruktura ay optima upang bawasan ang resistensya habang lumilipad at maiwasan ang masamang epekto sa aerodynamic na pagganap ng UAV. Ang ilang device ay gumagamit ng modular na disenyo, kung saan maaaring idagdag o alisin ang mga bahagi (tulad ng karagdagang baterya at directional sound transmission modules) depende sa pangangailangan sa operasyon, na nagpapataas ng kakayahang umangkop ng device.
• Mataas na antas ng presyon ng tunog at malawak na daloy ng dalas: Ang output ng antas ng presyon ng tunog ay maaaring umabot sa 130dB - 150dB, na sumasaklaw sa sensitibong saklaw ng dalas ng tainga ng tao na 200Hz - 20000Hz upang matiyak na malinaw na nakikilala ang senyales ng boses. Ginagamit ang isang propesyonal na akustikong algorithm upang i-optimize ang landas ng transmisyon ng alon ng tunog at bawasan ang paghina sa hangin. Kahit sa taas na 50 metro, ang mga tauhan sa lupa ay kayang marinig pa rin nang malinaw ang impormasyon ng boses. Sumusuporta rin ito sa higit sa 10 antas ng pag-aadjust ng lakas ng tunog upang maiba ayon sa pangangailangan sa iba't ibang sitwasyon.
• Mababang pagkonsumo ng kuryente at multi-power adaptation: Ginagamit ang mababang kapangyarihang chip at disenyo ng circuit na nakakatipid sa enerhiya. Ang pagkonsumo ng kuryente habang gumagana ay mas mababa sa 8W, at ang pagkonsumo habang nasa standby ay mas mababa sa 2W. Maaari itong direktang ikonekta sa sistema ng suplay ng kuryente ng UAV lithium battery nang walang karagdagang backup power supply. Ang ilang device ay may built-in na micro backup battery, na kayang panatilihin ang tuluy-tuloy na operasyon ng device nang higit sa 1 oras kapag nawala ang suplay ng kuryente ng UAV, upang matiyak na hindi mapaputol ang transmisyon ng mahahalagang impormasyon.
• Matibay na pag-aangkop sa kapaligiran: Ang shell ay sumusunod sa IP65 na pamantayan ng proteksyon at nakapagpapalaban laban sa pagbaha ng ulan at pagsipsip ng alikabok. Naka-mount din ito laban sa hangin (nakakagawa ng matatag na operasyon sa ilalim ng puwersa ng hangin na nasa antas 6 pababa) at may kakayahang lumaban sa mataas at mababang temperatura (maaaring gumana nang normal sa saklaw ng temperatura mula -40°C hanggang 60°C). Ang panloob na sirkito ay gumagamit ng disenyo na anti-elektromagnetikong-interbensyon upang maiwasan ang epekto ng mga elektromagnetikong signal na dulot ng UAV communication module at motor, at upang mapanatili ang matatag na transmisyon ng tunog.

IV. Mga Solusyon sa Integrasyon ng Remote Acoustic Devices kasama ang Iba Pang Kagamitan

Sa loob ng UAV system, kailangang maisama ang remote acoustic devices sa iba't ibang kagamitan upang makabuo ng isang kolaboratibong sistema ng "percepsyon - desisyon - pagpapatupad". Ang mga partikular na solusyon sa integrasyon ay ang mga sumusunod:

• Pagsasama sa kagamitang pang-persepsyon: Ito ay konektado sa mataas na resolusyong kamera, infrared thermal imager, at laser radar ng UAV. Kapag nakilala ng kamera ang anomaliyang sitwasyon tulad ng "pagtitipon ng tao" at "ilegal na pagsulpot", o natuklasan ng infrared thermal imager ang mga palatandaan ng buhay sa nasalantang lugar, awtomatikong pinapagana nito ang remote acoustic device upang i-play ang nararapat na tinig (tulad ng "Bawal magtipon dito, mangyaring umalis agad" at "Nakita na kayo ng mga tauhan ng rescuers, mangyaring manatiling kalmado"). Ang laser radar ay may kakayahang eksaktong sukatin ang distansya ng target at tumulong sa device na awtomatikong i-adjust ang lakas ng tunog upang matiyak na malinaw na naririnig ang tunog sa target na lugar.
• Pagsasama sa kagamitang pangkomunikasyon: Ito ay konektado sa 4G/5G communication module o satellite communication module ng UAV upang mapagana ang kontrol na may labis na layo. Kapag gumagana ang UAV sa malalayong lugar na walang signal ng pampublikong network (tulad ng mga kabundukan at karagatan), ang mga tauhan sa lupa ay maaaring magpadala ng mga utos (tulad ng pagbabago ng working mode at pag-update sa naka-pre-made na tunog) sa acoustic device gamit ang satellite link. Ang device ay maaaring magpadala ng real-time na status ng operasyon (tulad ng power, volume, at impormasyon tungkol sa error) pabalik sa ground command platform upang mapadali ang remote monitoring at paglutas ng mga problema.
• Pagsasama sa mga kagamitan sa posisyon at nabigasyon: Kasama ang sistema ng pagpo-posisyon ng UAV na GPS/Beidou, kapag pumasok ang UAV sa isang nakatakdang sensitibong lugar (tulad ng hangganan ng langit sa ibabaw ng mga paaralan at ospital), awtomatikong lilipat ang remote acoustic device sa mababang lakas ng tunog upang maiwasan ang ingay. Kapag umalis ang UAV sa ruta ng operasyon (tulad ng paglihis mula sa lugar ng rescate dahil sa puwersa ng hangin), agad na ipe-play ng device ang paunawa sa abnormalidad ng posisyon at magpapadala ng alarma sa ground platform upang matulungan ang operator na i-ayos ang ruta.
• Pagsasama sa mga kagamitang may babalaan na ilaw: Ito ay konektado sa LED warning light at strobe light ng UAV upang makabuo ng epekto ng "koordinasyon ng tunog at ilaw". Kapag ang remote acoustic device ay nagsimula ng mode ng babala, sabay-sabay namang pinipindot ang warning light (tulad ng pulang strobe light). Sa pamamagitan ng dobleng pagpimpi sa pandinig at paningin, lalo pang napapahusay ang epekto ng babala sa target. Halimbawa, sa gabi habang isinasagawa ang rescure, ang "koordinasyong tunog at ilaw" ay nakatutulong sa mga bihag na mabilis na matukoy ang lokasyon ng UAV at mapataas ang kahusayan ng operasyong pampagligtas.

V. Mga Pangunahing Benepisyo ng Pagsasama ng Remote Acoustic Devices at UAVs

Kumpara sa tradisyonal na mga ground acoustic device o sa UAV na nag-iisa lamang sa operasyon, ang pagsasama ng remote acoustic device at UAV ay mas malaki ang pakinabang sa maraming aspeto:

• Palawakin ang saklaw ng operasyon at kahusayan: Ang mga UAV ay maaaring mabilis na masakop ang malaking lugar (ang isang operasyon ay maaaring masakop ang higit sa 10 kilometro kuwadrado). Kapag pinagsama sa malayong akustikong aparato, ang kahusayan ng paghahatid ng impormasyon ay 5 hanggang 10 beses na mas mataas kaysa sa manu-manong pagsasalita sa lupa. Halimbawa, sa kampanya para sa pag-iwas sa epidemya sa isang komunidad na may sukat na 5 kilometro kuwadrado, ang mga UAV na pinagsama sa mga aparato ay kayang masakop ang buong lugar sa loob lamang ng 1 oras, samantalang ang manu-manong kampanya sa pamamagitan ng paglalakad ay tumatagal ng 1 hanggang 2 araw.
• Pagbutihin ang kaligtasan sa operasyon: Sa mapanganib na mga sitwasyon (tulad ng mga lugar ng sunog at mga lugar na may pag-agos ng nakalalasong gas), ang mga UAV ay maaaring makahalili ng mga tauhan na pumasok sa mga lugar na may mataas na panganib para sa operasyon. Pinapayagan ng mga remote acoustic device ang ground personnel na makumpleto ang paghahatid ng impormasyon at panghihimatay nang hindi papalapit sa mapanganib na kapaligiran, na lubhang binabawasan ang panganib ng mga biktima ng tauhan. Halimbawa, sa isang aksidente ng pagsabog ng kemikal na planta, ang mga UAV ay may mga aparato upang pumasok sa eksena upang mag-broadcast ng mga tagubilin sa pag-alis, na maiiwasan ang panganib ng pagkalason ng mga tauhan ng pagligtas.

Mag-isip ng tumpak na operasyon: Sa pamamagitan ng teknolohiyang pang-direksiyon sa paghahatid ng tunog at ang tumpak na kakayahan sa pag-ipon ng mga UAV, ang tunog ay maaaring tumpak na maihatid sa target na lugar, na maiiwasan ang pag-aaksaya ng mapagkukunan at pag-igting sa kapaligiran na Halimbawa, sa sitwasyon ng pag-iwas sa ibon sa paliparan, ang mga UAV ay maaaring tumpak na mag-cover ng lugar ng runway na may mga alon ng tunog na nag-iwas sa ibon nang hindi nakakaapekto sa mga nakapaligid na tirahan.

• Bawasan ang gastos sa operasyon: Ang isang UAV na pinagsama sa isang remote acoustic device ay kayang palitan ang trabaho ng 3 hanggang 5 empleyadong nasa lupa. Bukod dito, mas mababa ang gastos sa bawat paglipad (kuryente, pagpapanatili) kumpara sa gastos sa manggagawa. Ang pangmatagalang operasyon ay makakabawas nang malaki sa pamumuhunan sa oras at sa mga manggagawa. Halimbawa, sa seguridad ng lungsod, ang isang UAV ay kayang takpan ang pangangailangan sa pagmomonitor ng 3 hanggang 4 kalye, at mas mababa ng higit sa 40% ang gastos kaysa sa manu-manong pagmomonitor.

VI. Mga Kaso ng Paggamit ng Remote Acoustic Devices sa UAVs

Kaso 1: Pagtutulungan ng UAV at Remote Acoustic Device Laban sa Ibon sa mga Paliparan

Isang internasyonal na paliparan ang nagpakilala ng 10 industrial-grade UAVs, bawat isa ay mayroong remote acoustic device, kasama ang high-definition camera at GPS positioning system. Sa pang-araw-araw na operasyon, ang mga UAV ay nagpa-patrol sa paligid ng mga runway at apron ng paliparan ayon sa mga nakapreset na ruta. Kapag nakilala ng camera ang pagtitipon ng mga ibon, awtomatikong lumilipat ang remote acoustic device sa directional mode at pinapatugtog ang tunog ng mga imitasyong ibon ng mangangaso (tulad ng tawag ng agila). Kasabay nito, sa kombinasyon ng mga ultrasonic wave na may tiyak na frequency, natatamo ang ekolohikal na paraan ng pag-alis ng mga ibon. Kung hindi agad umalis ang mga ibon, maaaring i-adjust mula sa lupa ang lakas at uri ng tunog upang patuloy na alisin ang mga ito. Bukod dito, sa panahon ng mataas na gawain ng paglipad at pagdating ng eroplano, ang mga UAV ay maaaring mag-cruise sa taas na 50 metro sa itaas ng runway at mag-broadcast ng babalang tinig na "Hindi pinapayagan ang mga unmanned aerial vehicle sa airport clearance area" sa paligid upang maiwasan ang ilegal na pagsulpot ng mga UAV. Matapos maisagawa ang balak na ito, ang bilang ng mga insidente ng bird-strike sa paliparan ay bumaba ng 90%, at ang gastos sa pag-alis ng mga ibon ay nabawasan ng 60% kumpara sa tradisyonal na ground bird-repelling equipment.

Kaso 2: Pagsasagawa ng Praktikal na Aplikasyon ng UAV para sa Pagliligtas sa Sunog sa Gubat at Mga Remote Acoustic Device

Sa isang operasyon na pagliligtas mula sa sunog sa gubat sa isang kabundukan, ginamit ng koponan ng pagliligtas ang 5 rescue UAV. Ang bawat UAV ay nilagyan ng remote acoustic device, infrared thermal imager, at satellite communication module. Mabilis na sinuri ng mga UAV ang kalagayan ng sunog mula sa himpapawid. Nang tuklasin ng infrared thermal imager ang mga natrap na tao sa gilid ng lugar na sinisindak ng apoy, agad na pinagana ang remote acoustic device at ipinatugtog ang pasbong tagubilin na "Pumunta po kayo sa fire-free na lugar sa direksyon ng kanluran, kung saan nagtayo ang koponan ng pagliligtas ng pansamantalang tirahan" sa lugar na iyon. Kasabay nito, isinabay ng device ang lokasyon ng mga natrap na tao sa ground command center gamit ang satellite link upang matulungan ang koponan ng pagliligtas na bumuo ng ruta ng pagliligtas. Sa lugar kung saan mabilis kumalat ang apoy, kaya ng mga UAV na mag-cruise ng 1 kilometro sa harap ng linya ng sunog at ipaabot ang babala na "Ang sunog ay malapit nang kumalat sa lugar na XX, mangyaring umalis agad ayon sa nakatakdang ruta" sa mga kalapit na nayon upang matulungan ang mga residente na makaiwas nang maaga. Sa operasyong ito, ang pagsasamang remote acoustic device at UAV ay nakatulong sa koponan ng pagliligtas na matuklasan ang 12 na natrap na tao sa loob lamang ng 3 oras nang walang anumang nasawi. Animnapu't walong beses (8x) ang bilis ng pagpapalitan ng impormasyon kumpara sa tradisyonal na paraan ng pagsasahod sa lupa.