İHA'larda Uzaktan Akustik Cihazların Uygulama Pratikleri

İHA teknolojisinin çeşitli alanlara derinlemesine nüfuzuyla birlikte, yüksek irtifa perspektifi ve esnek hareket kabiliyeti gibi özellikleri güvenlik izleme, acil kurtarma ve kamu yönetimi gibi senaryolarda önemli destekler haline gelmiştir. Ancak geleneksel İHA'ların işlevleri çoğunlukla görüntü toplama ve veri iletimi üzerine odaklanmakta olup etkili ses etkileşimi ve caydırıcılık yeteneklerinden yoksundur. Uzaktan akustik cihazlar, yönlendirilmiş ses iletimi ve uzaktan kumanda gibi temel avantajlara dayanarak İHA'larla 'hava-uzay-yer' ortak sistemini oluşturmakta ve böylece İHA'ların ses etkileşimi eksikliğini etkin bir şekilde gidererek karmaşık senaryolardaki uygulama değerlerini daha da genişletmektedir.

I. Uygunluk Senaryoları İHA'lara Uyarlanmış Uzaktan Akustik Cihazlar

Uzaktan akustik cihazlar ile İHA'ların birleştirilmesi, farklı alanlardaki pratik operasyon sorunlarını çözmek için aşağıdaki dört temel senaryoya tam olarak uyum sağlamaktadır:

• Halk güvenliği ve güvenlik izleme senaryoları: Büyük ölçekli etkinliklerin (konser ve spor etkinlikleri gibi) yerinde, uzaktan ses cihazlarıyla donatılmış UAV'ler gerçek zamanlı olarak düzenin korunması için bildirimler yayınlayabilir (örneğin "Lütfen yerleşim yerinde düzenin uyulması ve kalabalık olmaması"). Şehir güvenlik devriyelerinde, şüpheli personelin toplanması ve yüksek yükseklikteki parabolik gibi anormal durumlar tespit edildiğinde, yönlendirme bir şekilde uyarı sesleri çıkarabilir ve yeryüzündeki komuta merkeziyle birlikte hareketlerini eşzamanlayabilirler. Havaalanları ve demiryolu hatları gibi kilit alanlarda, yasa dışı müdahale hedeflerine karşı hava caydırıcılığı yapabilirler (örneğin pistte zorla giren personel ve araçlar gibi).
• Acil kurtarma senaryoları: Orman yangınları, sel felaketleri ve depremler gibi afetlerin ardından İHA'lar hızla zarar gören bölgeye ulaşabilir. Uzaktan ses cihazları aracılığıyla, mahsur kalan kişilere kurtarma rotalarını duyurabilir (örneğin "Lütfen güneydoğu yönündeki yüksek araziye gidin, kurtarma ekibi gelmiştir") ve güvenli riskten kaçınma bilgileri sağlayabilir. Denizde arama-kurtarmada, suya düşen kişilere konum belirleme uyarıları verebilir (örneğin "Yüzeye çıkmaya devam edin, kurtarma gemisi yaklaşıyor") ve aynı zamanda yerdeki ekibin hedef konumu tespit etmesine yardımcı olabilir. Dağlık bölgelerde kaybolan kişilerin aranmasında ise, bilgi kapsama alanını genişletmek amacıyla kayıp kişi duyurularını döngüsel olarak çalabilir.
• Ekolojik koruma ve hayvan kontrol senaryoları: Doğa koruma alanlarında, uzaktan akustik cihazlarla donatılmış İHA'lar yasadışı avcılara uyarı sesleri yayarak hava destekli caydırıcılık oluşturabilir. Havaalanları ve tarım arazileri gibi bölgelerde ise doğal düşmanların (gökyüzündeki yırtıcı kuşların sesleri gibi) veya belirli frekanslı ses dalgalarının seslerini taklit ederek ekolojik kuş kovma amacıyla kullanılabilirler; böylece uçaklarla kuşlar arasındaki çarpışmaların önüne geçilir ve kuşların mahsullere verdiği zarar engellenir. Yaban hayatı göç rotalarının izlenmesinde ise insan yaşam alanlarına yaklaşan hayvanlara uyarı sesleri çalarak insan-yan hayatı çatışmalarını azaltmak mümkün olur.
• Kamu hizmetleri ve duyuru senaryoları: Şehir salgın önleme ve sel kontrolü gibi acil durum duyurularında, İHA'lar topluluklarda ve sokaklarda politika bildirimlerini döngüsel olarak duyurmak üzere cihazlar taşıyabilir (örneğin "Lütfen nükleik asit testini zamanında tamamlayın ve kişisel korumayı iyi yapın"). Kırsal alanlarda, köylülere tarım teknolojisi rehberliği ve politika açıklamaları sunabilir. Turistik bölgelerde, turistlere güvenli seyahat ipuçlarını (örneğin "Lütfen belirlenen seyahat rotasından sapmayın ve kaymaya karşı dikkat edin") ve medeni seyahat çağrılarını duyurabilir.

II. Müşterilerin Temel İhtiyaçları İHA Senaryolarında

İHA uygulama senaryolarında, müşterilerin uzaktan akustik cihazlara yönelik ihtiyaçları "hafiflik, yüksek verimlilik ve kararlılık" etrafında yoğunlaşır ve bu aşağıdaki şekilde somutlaşır:

• Hafif ve düşük yük gereksinimleri: UAV'lerin etkili yükü sınırlıdır (çoğunlukla 1 - 5 kilogram). Bu nedenle, uzaktan akustik cihazların küçük boyutlu ve hafif ağırlıklı olması gerekir (genellikle 3 kilogram içinde kontrol edilir). UAV gövdesine veya montaj desteğine, UAV'nin uçuş dayanıklılığını (yarım saatten fazla bir uçuşu sağlamak için gerekli) ve kontrol kararlılığını etkilemeden entegre edilebilirler. Aynı zamanda, ekipman bakımını kolaylaştırmak için hızlı söküm ve montajı desteklerler.
• Uzun mesafeli net ses iletimi gereksinimleri: İHA'ların çalışma yüksekliği çoğunlukla 50 - 100 metredir. Bu nedenle, cihazın yüksek irtifa ortamında uzun mesafeli ses iletimi sağlaması gerekir. Engelsiz bir ortamda etkili ses iletim mesafesi en az 1.000 metre olmalı ve ses sinyali bozulmamalı, gürültü içermemelidir. Rüzgarlı, yağmurlu ve gürültülü ortamlarda bile yer personeli bilgiyi net bir şekilde alabilmelidir. Belirli hedefler için, sesin yayılmasını önleyerek ilgisiz alanlara karışım yapmadan yönlendirilmiş ses iletimi yapabilme yeteneği gerektirilir.
• Uzaktan kumanda ve koordinasyon gereksinimleri: İnsansız hava aracı (İHA) uzaktan kumandası veya yer komut platformu aracılığıyla uzaktan çalıştırılabilmesini destekler ve bu işlem ses seviyesi ayarı, önceden kayıtlı ses oynatma ve gerçek zamanlı ses girişi içerir. Ayarlamalar için İHA'ya fiziksel olarak yaklaşmaya gerek yoktur. Aynı zamanda İHA'nın GPS konumlandırma sistemi, yüksek çözünürlüklü kamerası ve kızılötesi sensörü ile entegre çalışmalıdır. Sensör, (kayıp kişiler veya anormal hedefler gibi) bir hedefi tespit ettiğinde akustik cihazı otomatik olarak devreye sokar.
• Çevresel uyum ve güvenlik gereksinimleri: İHA'lar çoğunlukla karmaşık dış ortamlarda çalışır. Bu nedenle cihazın su geçirmez, toz geçirmez, rüzgara dayanıklı, yüksek ve düşük sıcaklığa dirençli özelliklere sahip olması, IP65 koruma seviyesini karşılaması ve -40°C ile 60°C sıcaklık aralığında ve 6. kattan düşük rüzgar kuvvetlerinde kararlı bir şekilde çalışabilmesi gerekir. Aynı zamanda düşük güç tüketimi özelliğine sahip olmalı ve sık şarj yapılması nedeniyle operasyonun etkilenmemesi için doğrudan İHA güç kaynağı sistemine bağlanabilmelidir. Ses şiddeti kontrolü açısından ise personel ve hayvanlarda işitme kaybına neden olmamak için çevre koruma standartlarına uygun olması gerekir.

İHA'lara Uyarlanmış Uzaktan Akustik Cihazların Temel Özellikleri

İHA senaryolarının ihtiyaçlarını karşılamak için uzaktan akustik cihazların İHA'larla verimli bir şekilde iş birliği yapmasını sağlayacak aşağıdaki hedefe yönelik teknik özelliklere sahip olması gerekir:

• Aşırı hafif tasarım: Kabuk, karbon fiber ve mühendislik plastikleri gibi yüksek mukavemetli hafif malzemelerden yapılmıştır. Cihazın genel hacmi 20 cm × 20 cm × 20 cm içinde tutulmuş olup ağırlığı 3 kg'ı geçmemektedir. Aynı zamanda yapısal yerleşim optimize edilerek uçuş direnci azaltılmış ve İHA'nın aerodinamik performansını etkilemesi önlenmiştir. Bazı cihazlar modüler tasarıma sahiptir ve ek bataryalar veya yönlendirilmiş ses iletim modülleri gibi bileşenler operasyon ihtiyaçlarına göre eklenebilir veya çıkarılabilir; bu da adaptasyon yeteneğini artırmaktadır.
• Yüksek ses basıncı seviyesi ve geniş frekans bandı çıkışı: Ses basıncı seviyesi çıkışı 130dB - 150dB'ye ulaşabilir ve insan kulağının 200Hz - 20000Hz arasındaki hassas frekans bandını kapsar, böylece ses sinyalinin açıkça ayırt edilebilir olması sağlanır. Hava kaynaklı zayıflamayı azaltmak için ses dalgası iletim yolunu optimize etmek üzere profesyonel bir akustik algoritma kullanılır. 50 metre yükseklikte bile yerdeki personel ses bilgisini net bir şekilde alabilir. Aynı zamanda farklı senaryoların ihtiyaçlarına uyum sağlayabilmek için 10'dan fazla ses şiddeti ayarı seçeneğini destekler.
• Düşük güç tüketimi ve çoklu güç uyumu: Düşük güçlü bir çip ve enerji tasarruflu bir devre tasarımı kullanılmaktadır. Çalışma sırasında güç tüketimi 8W'ın altında, bekleme sırasında ise 2W'ın altındadır. Ek yedek güç kaynağı olmadan doğrudan İHA lityum pil gücü sistemine bağlanabilir. Bazı cihazlarda dahili mikro yedek pil bulunur ve İHA'nın güç kaynağı kesintiye uğradığında cihazın en az 1 saat boyunca sürekli çalışmasını sağlar, böylece kritik bilgi iletiminin kesintiye uğramaması garanti edilir.
• Güçlü çevresel uyum yeteneği: Kasa, IP65 koruma standardını karşılar ve yağmurun yıkama etkisine ile kum tozlarının girmesine direnç gösterir. Aynı zamanda rüzgara dayanıklıdır (altıncı seviyeye kadar olan rüzgar kuvvetlerinde dengeli bir şekilde çalışabilir) ve yüksek - düşük sıcaklıklara dayanıklıdır (-40°C ile 60°C arasındaki sıcaklık aralığında normal şekilde çalışabilir). İç devre, İHA iletişim modülü ve motor tarafından üretilen elektromanyetik sinyallerden etkilenmemek için elektromanyetik girişime karşı korumalı bir tasarıma sahiptir ve böylece ses iletiminin kararlı olmasını sağlar.

IV. Uzakta Çalışan Akustik Cihazların Diğer Ekipmanlarla Entegrasyon Çözümleri

İHA sisteminde, uzak akustik cihazlar bir "algılama - karar verme - uygulama" işbirlikçi sistemi oluşturmak amacıyla çeşitli ekipmanlarla entegre edilmelidir. Spesifik entegrasyon çözümleri aşağıdaki gibidir:

• Algı ekipmanıyla entegrasyon: İnsansız hava aracının yüksek çözünürlüklü kamerası, kızılötesi termal görüntüleyici ve lazer radarıyla bağlantılıdır. Kamera "kişi toplanması" ve "yasadışı girişim" gibi anormal durumları tespit ettiğinde veya kızılötesi termal görüntüleyici afet bölgesine ait yaşam işaretlerini saptadığında, uzaktan akustik cihazın ilgili sesi otomatik olarak çalmasını tetikler (örneğin "Burada toplanmak yasaktır, lütfen derhal bölgeyi terk edin" ve "Kurtarma ekibi sizi buldu, lütfen sakin kalın"). Lazer radar, hedef mesafeyi hassas bir şekilde ölçebilir ve cihazın ses şiddetini otomatik olarak ayarlamasına yardımcı olarak hedef bölgedeki sesin net bir şekilde duyulmasını sağlar.
• İletişim ekipmanı ile entegrasyon: İnsansız hava aracının (İHA) 4G/5G iletişim modülüne veya uydu iletişim modülüne bağlanarak ultra uzun mesafeli kontrolü sağlar. İHA, kamuya açık ağ sinyallerinin olmadığı uzak bölgelerde (örneğin dağlık alanlar ve okyanuslar) çalışırken yer personeli, ses cihazına (örneğin çalışma modunu değiştirme ve önceden kayıtlı sesi güncelleme) komutları uydu bağlantısı üzerinden gönderebilir. Cihaz, çalışma durumunu (örneğin güç, ses seviyesi ve arıza bilgileri) gerçek zamanlı olarak yer komuta platformuna iletir ve böylece uzaktan izleme ile arıza giderme kolaylaştırılır.
• Konumlandırma ve navigasyon ekipmanları ile entegrasyon: İnsansız hava aracının (İHA) GPS/Beidou konumlandırma sistemiyle birlikte kullanıldığında, İHA önceden belirlenmiş hassas bir alana (örneğin okul ve hastanelerin üzerindeki hava sahası) girdiğinde, uzaktan akustik cihazı otomatik olarak düşük ses moduna geçer ve gürültü oluşturmasını engeller. İHA uçuş rotasından saparsa (örneğin rüzgar kuvveti nedeniyle kurtarma alanından sapma), cihaz hemen konum anomalisi uyarısı çalar ve operatörün rotayı düzeltmesine yardımcı olmak üzere yer istasyonuna alarm gönderir.
• Uyarı ışığı ekipmanıyla entegrasyon: İHA'nın LED uyarı ışığı ve flaş ışığıyla bağlantılı olarak "ses ve ışık koordinasyonu" etkisi oluşturur. Uzaktan akustik cihazı uyarı moduna geçtiğinde, uyarı ışığı ile birlikte (örneğin kırmızı flaş ışık) senkronize şekilde açılır. Görme ve işitme duyularına yönelik bu ikili uyarım sayesinde, hedef üzerindeki uyarı etkisi artırılır. Örneğin gece kurtarma operasyonlarında, "ses ve ışık koordinasyonu" sıkışmış kişilerin İHA'nın konumunu hızlıca belirlemesine yardımcı olur ve kurtarma verimliliğini artırır.

V. Uzaktan Akustik Cihazlar ile İHA'ların Birleşiminin Temel Avantajları

Geleneksel yer tabanlı akustik cihazlarla veya tek başına çalışan İHA'larla karşılaştırıldığında, uzaktan akustik cihazların İHA'larla birleşimi birçok alanda önemli avantajlar sağlar:

• Operasyon aralığını ve verimliliği genişletin: İHA'lar büyük bir alanı hızlıca kaplayabilir (tek bir operasyonla 10 kilometrekareden fazla alan kapsanabilir). Uzaktan akustik cihazlarla birleştirildiğinde, bilgi iletim verimliliği yerdeki elle yapılan anonslara göre 5-10 kat daha yüksektir. Örneğin, 5 kilometrekarelik bir toplulukta salgın önleme kampanyası sırasında, İHA'ların cihazlarla birlikte kullanımı tüm alanı 1 saat içinde tamamlayabilirken, yaya olarak yapılan duyuru 1-2 gün sürer.
• Operasyon güvenliğini artırın: Tehlikeli senaryolarda (yangın alanları ve zehirli gaz sızıntısı bölgeleri gibi) İHA'lar, yüksek riskli alanlara personel yerine girerek operasyon gerçekleştirebilir. Uzaktan akustik cihazlar, kara personelinin tehlikeli ortamlara yaklaşmadan bilgi iletimi ve caydırıcılık işlemlerini tamamlamasını sağlar ve bu da personel kayıpları riskini büyük ölçüde azaltır. Örneğin, bir kimyasal fabrika patlama kazasında, İHA'lar sahneye girerek tahliye talimatlarını duyurabilen cihazlar taşır ve kurtarma personelinin zehirlenme riskinden kaçınır.

Hassas operasyonu gerçekleştirin: Yönlendirilmiş ses iletimi teknolojisi ve İHA'ların hassas konumlandırma yeteneği sayesinde ses, hedef alana doğru bir şekilde iletilebilir ve ses yayılımından kaynaklanan kaynak israfı ile çevresel etkiler önlenir. Örneğin, havaalanı kuş kovma senaryosunda, İHA'lar çevredekileri etkilemeden piste kuş kovma ses dalgalarını hassas bir şekilde uygulayabilir.

• İşletim maliyetlerini azaltın: Bir İHA ile uzaktan akustik cihaz birlikte kullanıldığında, 3-5 yer personelinin iş yükünü karşılayabilir. Ayrıca, İHA'nın tek uçuş maliyeti (elektrik ücreti, bakım ücreti), işçilik maliyetinden daha düşüktür. Uzun vadeli kullanım, iş gücüne ve zamana yapılan yatırımın önemli ölçüde azaltılmasını sağlar. Örneğin, kentsel güvenlik devriyelerinde, bir İHA 3-4 sokaklık devriye ihtiyacını karşılayabilir ve maliyet, insan gücüyle yapılan devriyelere kıyasla %40'tan fazla oranda düşer.

VI. İHA'lar Üzerindeki Uzaktan Akustik Cihazların Uygulama Örnekleri

Örnek 1: Havalimanlarında İHA Kuş Korkutma ve Uzaktan Akustik Cihazların Ortak Kullanımı

Uluslararası bir havalimanı, her biri uzaktan akustik cihaz, yüksek çözünürlüklü kamera ve GPS konumlandırma sistemiyle donatılmış 10 adet endüstriyel sınıf İHA'yı devreye soktu. Günlük operasyonlar sırasında İHA'lar, pistlerin ve apronların çevresinde önceden belirlenmiş rotalara göre devriye gezer. Kamera kuş toplanmalarını tespit ettiğinde, uzaktan akustik cihazı otomatik olarak yönlendirilmiş moda geçer ve yırtıcı kuşların (örneğin kartalların çığlığı) sesini simüle ederek çalar. Aynı zamanda belirli frekanslı ultrasonik dalgalarla birlikte kullanılarak ekolojik kuş kovma sağlanır. Kuşlar zamanında ayrılmazsa, cihaz yer platformu üzerinden ses şiddetini ve türünü uzaktan ayarlayarak kovmaya devam edebilir. Ayrıca uçakların kalkış ve iniş yoğunluk dönemlerinde İHA'lar pistin 50 metre üzerinde seyreder ve çevre alanlara "Havaalanı temizleme bölgesinde insansız hava araçlarının kullanımı yasaktır" uyarısını sesli olarak yayınlar, böylece yasadışı İHA'ların girmesi önlenir. Bu uygulama sonrasında havalimanındaki kuş çarpma olaylarının sayısı %90 oranında azaldı ve geleneksel yer kuş kovma ekipmanlarına kıyasla kuş kovma maliyeti %60 oranında düşürüldü.

Vaka 2: Orman Yangını Kurtarma İnsansız Hava Araçları ve Uzaktan Akustik Cihazların Pratik Uygulaması

Dağlık bir bölgede orman yangını kurtarma operasyonunda, kurtarma ekibi 5 adet kurtarma İHA'sını (insansız hava aracı) kullandı. Her bir İHA, uzaktan akustik cihaz, kızılötesi termal görüntüleyici ve uydu iletişim modülü ile donatılmıştı. İHA'lar yangının durumunu havadan hızlı bir şekilde taramıştır. Kızılötesi termal görüntüleyici yangın bölgesinin kenarında sıkışıp kalmış kişileri tespit ettiğinde, uzaktan akustik cihaz anında devreye girerek "Lütfen kuzeybatı yönündeki yangından arındırılmış alana doğru ilerleyin, kurtarma ekibi bu alanda geçici bir sığınak kurmuştur" sesli talimatını o bölgeye iletmeye başlamıştır. Aynı zamanda cihaz, sıkışıp kalan kişilerin konum bilgisini uydu bağlantısı üzerinden karadaki komuta merkezine eş zamanlı olarak göndermiş, böylece kurtarma ekibinin kurtarma rotasını planlamasına yardımcı olmuştur. Yangının hızla yayıldığı bölgelerde İHA'lar yangın cephesinin 1 kilometre önünde dolaşarak çevredeki köylere "Yangın yakında XX bölgesine ulaşacak, lütfen önceden belirlenmiş rota doğrultusunda derhal tahliye olun" erken uyarı mesajını duyurmuş, köylülerin önceden tahliye olmasını sağlamıştır. Bu kurtarma operasyonunda, uzaktan akustik cihaz ile İHA'nın birlikte kullanımı sayesinde kurtarma ekibi 3 saat içinde 12 kişinin yerini bulmuş ve herhangi bir can kaybı yaşanmamıştır. Bilgi iletim verimliliği, geleneksel kara yayınına göre 8 kat daha yüksek olmuştur.