Практичне застосування дистанційних акустичних пристроїв на безпілотних транспортних засобах

Зі швидким розвитком технології безпілотних транспортних засобів сфери їх застосування постійно розширюються, охоплюючи області від інспектування закритих парків до перевезень на відкритих дорогах, від аварійно-рятувальних операцій до патрулювання безпеки. Однак безпілотні транспортні засоби позбавлені можливості водія здійснювати комунікацію в реальному часі та чинити стримуючий вплив, через що вони схильні до виникнення загроз безпеці в складних умовах. Спираючись на свої основні переваги — точну передачу звуку та гнучкий дистанційний контроль, дальні акустичні пристрої стали ключовим компонентом для усунення цього недоліку безпілотних транспортних засобів, забезпечуючи надійну підтримку безпечного функціонування таких засобів у різноманітних сценаріях.

I. Сценарії застосування Дальні акустичні пристрої Для безпілотних транспортних засобів

Сфери застосування дистанційних акустичних пристроїв на безпілотних транспортних засобах зосереджені переважно в галузях, де потрібні комунікація, попередження та стримування, і охоплюють такі основні сценарії:

• Сценарії огляду парку та заводу: Коли безпілотні транспортні засоби виконують завдання огляду на промислових майданчиках, логістичних парках і великих заводах, вони мають попереджувати персонал, який несанкціоновано потрапив у зону, та транспортні засоби, припарковані з порушенням правил. У той же час вони мають доставляти робітникам у парку повідомлення щодо роботи та нагадування про техніку безпеки.
• Сценарії аварійного рятування: Після стихійних лих, таких як землетруси та повені, коли безпілотні транспортні засоби потрапляють у зону, де перебувають затиснуті люди, для виконання розвідувальних завдань, вони мають встановлювати зв'язок із затиснутими за допомогою звуку, щоб підтвердити їхнє місцезнаходження та стан здоров'я, а також передавати інформацію про хід рятувальної операції та вказівки щодо евакуації. На місці лісових пожеж безпілотні транспортні засоби можуть використовувати дистанційні акустичні пристрої для передачі попереджень про пожежу та повідомлень про маршрути евакуації для оточуючих мешканців або персоналу.
• Сценарії забезпечення безпеки та патрулювання кордонів: коли безпілотні охоронні транспортні засоби патрулюють такі території, як аеропорти, залізничні колії та прикордонні зони, вони мають можливість цілеспрямовано подавати попереджувальну інформацію для стримування підозрілих осіб та недозволених вторгнень. У той же час вони повинні передавати оперативну обстановку в тиловий командний центр для допомоги у розробці планів реагування.

II. Основні потреби клієнтів у сценаріях використання безпілотних транспортних засобів

У застосуванні безпілотних транспортних засобів потреби клієнтів щодо дистанційних акустичних пристроїв обертаються навколо трьох основних аспектів: «безпека, ефективність та точність», а саме:

• Потреба у реальному часі зв'язку: Обладнання має забезпечувати передачу голосу на великі відстані та з високою чіткістю, щоб гарантувати, що обмін інформацією між безпілотним транспортним засобом і оточуючими людьми відбувається без затримок і спотворень. Особливо в шумних середовищах (наприклад, на будівельних майданчиках парків або на перехрестях міського руху) звуковий сигнал має пробивати фоновий шум, щоб одержувач міг точно отримати інформацію.
• Потреба в точному стримуванні: Для підозрілих цілей або небезпечних дій обладнання має бути здатне подавати звук у напрямленому режимі, щоб уникнути поширення звуку на не пов’язані ділянки. У той же час інтенсивність звуку має регулюватися так, щоб ефективно стримувати, не завдаючи постійної шкоди слуху людей.
• Потребності у дистанційному керуванні та координації: підтримує дистанційне керування через систему керування безпілотного транспортного засобу або командний тиловий майданчик, включаючи регулювання гучності, перемикання режимів роботи та відтворення записаних голосових повідомлень. Не вимагає фізичного підходу до безпілотного транспортного засобу для налаштування. У той же час має забезпечувати взаємодію з датчиками безпілотного транспортного засобу, такими як радари та камери. Коли датчики виявляють аномальну ситуацію, акустичне обладнання автоматично активується.
• Потреба у пристосуванні до умов навколишнього середовища: безпілотні транспортні засоби найчастіше працюють на відкритому повітрі, тому обладнання має бути стійким до жорстких умов, таких як висока та низька температура, дощ і пил. Має забезпечувати стабільну роботу без відмов у діапазоні температур від -40°C до 60°C, при сильному дощі (ступінь захисту IP65) та під час піщаних буревіїв.

III. Основні характеристики дистанційних акустичних пристроїв, адаптованих для безпілотних транспортних засобів

Щоб задовольнити потреби сценаріїв роботи безпілотних транспортних засобів, пристрої дистанційного акустичного сигналу повинні мати такі цільові характеристики:

• Мініатюрна та легка конструкція: розміри обладнання мають відповідати місцю встановлення на безпілотному транспортному засобі, можливість інтеграції на дах, бік корпусу та інші позиції. Вага має бути обмежена 3 кілограмами, щоб не збільшувати навантаження на безпілотний засіб, не впливати на термін роботи акумулятора та стабільність руху. У той же час передбачається модульна конструкція, яка полегшує механічне з'єднання, демонтаж та обслуговування разом із безпілотним транспортним засобом.
• Гнучке перемикання між направленними та всенаправленими пристроями: підтримується перемикання між направленними пристроями (з кутом охоплення звуку 30°) та всенаправленими пристроями (кут охоплення звуку 360°). Направленні пристрої використовуються для точного попередження або стримування конкретних цілей, а режим всенаправлених пристроїв — для трансляції інформації на великих територіях. Перемикання між двома режимами може бути швидко виконано за допомогою віддалених команд, а час реакції контролюється на рівні мілісекунд.
• Широкий діапазон частот і високий рівень звукового тиску: пристрій охоплює чутливий для людського вуха діапазон частот 200 Гц – 20000 Гц, забезпечуючи чітку розбірливість голосового сигналу. Рівень звукового тиску може досягати 130 дБ – 150 дБ, а ефективна дальність передачі в умовах відкритого простору становить не менше 800 метрів, що задовольняє потреби безпілотних транспортних засобів у спілкуванні та відлякуванні на середніх і великих відстанях.
• Адаптація до багатьох джерел живлення та низьке енергоспоживання: підтримує підключення до бортової електричної системи безпілотного транспортного засобу, а також має вбудовану резервну літій-іонну батарею. У разі виходу з ладу бортового живлення резервна батарея забезпечує безперебійну роботу обладнання понад 4 години. У режимі очікування споживання енергії становить менше 5 Вт, що зменшує вплив на термін служби акумулятора безпілотного транспортного засобу.
• Захист IP65 та здатність протидіяти перешкодам: Корпус має водонепроникну та пилозахисну конструкцію, що відповідає стандарту захисту IP65, і може нормально працювати під час сильних дощів та у пилових умовах. Внутрішнє електричне коло має електромагнітну стійкість до перешкод, щоб уникнути впливу електромагнітних сигналів, створених радаром, засобами зв'язку та іншими компонентами безпілотного транспортного засобу, і забезпечити стабільну передачу звуку.

IV. Рішення щодо інтеграції дистанційних акустичних пристроїв з іншим обладнанням

У системі безпілотного транспортного засобу дистанційні акустичні пристрої не працюють окремо, а інтегровані з різним обладнанням, утворюючи узгоджену систему. До поширених рішень щодо інтеграції належать:

• Інтеграція з перцепційним обладнанням: це пов'язано з лазерним радаром, міліметровим радіолокаційним радіолокаційним радіолокаційним радіолокаційним радіолокаційним радіолокаційним радіолокаційним радіолокаційним радіолокаційним радіолокацій Коли радар або камера виявляють пішоходів і перешкоди вперед або виявляють незвичайні події, такі як "персонал, що вбирається в зону, де не допускається вхід", і "транспортний засіб, що відступає", вони автоматично надсилають сигнал на дистанційне акустичне пристрій. Пристрій автоматично відтворює відповідний голос за типом події (наприклад: "Перед вами пішоходи, будь ласка, зверніть увагу на сповільнення" і "Це зона, де не допускається вхід, будь ласка, негайно виходите"). У той же час, аномальна інформація синхронізується з командним центром.
• Інтеграція з комунікаційним обладнанням: Він підключений до 4G/5G комунікаційного модуля або супутникового комунікаційного модуля безпілотного транспортного засобу для реалізації ультра-дальнього дистанційного управління. Коли безпілотний автомобіль виконує завдання в віддалених районах без сигналів громадської мережі (наприклад, кордонів і гірських районів), персонал задніх командних сил може надсилати команди акустичному пристрою через супутникову зв'язок для регулювання звукових параметрів або перемикання режиму роботи. Водночас пристрій може передавати роботу стан (такий як потужність, поточний обсяг і помилки інформації) назад до командної платформи в реальному часі, щоб полегшити дистанційне спостереження.
• Інтеграція з попереджувальним освітлювальним обладнанням: він пов'язаний з світлом LED-попередженням та світлом стробного світла безпілотного транспортного засобу для формування ефекту попередження "координація звуку і світла". Коли акустичне пристрій починає режим попередження, попереджувальний світло включається синхронно. Завдяки подвійній стимуляції зору і слуху, ефект нагадування для оточуючих людей посилюється. Наприклад, коли безпілотний автомобіль поворачує, сигналу "повернення сигналу + голосовий сигнал" запускають синхронно, що полегшує пішоходам усвідомлення наміру водія безпілотного автомобіля.
• Інтеграція з обладнанням позиціонування та навігації: у поєднанні із системою позиціонування GPS/Beidou безпілотного транспортного засобу, коли воно в'їжджає в задану зону (наприклад, навколо шкіл та лікарень), акустичний пристрій автоматично перемикається в «тихий режим», щоб уникнути перешкод від гучних звуків у чутливих зонах. Коли безпілотний транспортний засіб відхиляється від запланованого маршруту та потрапляє в небезпечну зону (наприклад, ділянку будівництва або затоплену територію), пристрій автоматично відтворює попереджувальний голосовий сигнал, щоб попередити оточуючих про необхідність відійти, та надсилає повідомлення про відхилення місцезнаходження в центр керування.

V. Основні переваги поєднання дистанційних акустичних пристроїв із безпілотними транспортними засобами

Порівняно з традиційним ручним керуванням або окремими акустичними пристроями, поєднання дистанційних акустичних пристроїв із безпілотними транспортними засобами забезпечує переваги в багатьох аспектах:

• Покращення безпеки та надійності: немає потреби вручну підходити до небезпечних місць (наприклад, зон катастроф чи прикордонних конфліктів) для виконання завдань зв'язку та стримування, що зменшує ризик втрат серед персоналу. У той же час взаємодія пристрою з системою сприйняття безпілотного транспортного засобу дозволяє швидко реагувати на надзвичайні ситуації й уникати аварій через затримки ручної реакції. Наприклад, на місці пожежі безпілотний апарат доставляє акустичний пристрій до краю осередку займання, і командири здійснюють зв'язок із затриманими особами через цей пристрій з безпечного місця, не піддаючи життя пожежників небезпеці.
• Розширення зони дії та підвищення ефективності: безпілотні транспортні засоби можуть рухатися безперервно протягом тривалого часу (термін роботи акумулятора становить 8–12 годин). У поєднанні з дистанційними акустичними пристроями вони можуть охопити більшу територію для виконання завдань. Порівняно з ручним патрулюванням пішки або стаціонарними акустичними пристроями, ефективність операцій зростає в 3–5 разів. Наприклад, на промисловому парку площею 50 км² безпілотний автомобіль у поєднанні з акустичним пристроєм зможе виконати огляд усієї території та доставити повідомлення про безпеку протягом 4 годин, тоді як ручний огляд займає 2–3 дні.
• Зменшення експлуатаційних витрат: зменшується залежність від робочої сили. Один необслуговуваний автомобіль може замінити роботу 2–3 працівників з огляду, а тривала експлуатація значно скорочує витрати на оплату праці. У той же час модульна конструкція та низьке енергоспоживання дистанційного акустичного пристрою забезпечують низькі витрати на обслуговування та довгий термін служби (понад 5 років у разі нормального використання), що додатково знижує загальні експлуатаційні витрати.
• Реалізуйте точне та інтелектуальне управління: шляхом інтеграції з системою керування та командною платформою безпілотного транспортного засобу можна статистично аналізувати робочі дані акустичного пристрою (такі як час використання, кількість спрацьовувань, зона охоплення), що допомагає оптимізувати маршрут огляду та планування завдань безпілотного транспортного засобу. Наприклад, за результатами аналізу даних було виявлено, що у певній зоні часто відбуваються випадки "несанкціонованого проникнення осіб на територію". У цьому разі можна скоригувати частоту патрулювання безпілотного транспортного засобу в цій зоні та оптимізувати текст попереджувального повідомлення акустичного пристрою для підвищення ефективності попередження.

VI. Приклади застосування дистанційних акустичних пристроїв на безпілотних транспортних засобах

Приклад: практичне застосування безпілотних транспортних засобів для аварійно-рятувальних робіт та дистанційних акустичних пристроїв

Під час рятувальної операції в гірській місцевості після землетрусу рятувальна команда задіяла 3 безпілотних апарати екстреної допомоги. Безпілотники були обладнані дистанційними акустичними пристроями, інфрачервоними тепловізійними камерами та модулями супутникового зв'язку й увійшли до зони лиха, де було перервано дорожнє сполучення. Коли безпілотники рухалися навколо руїн, інфрачервона тепловізійна камера виявила ознаки життя під уламками. Акустичний пристрій негайно активувався, і у цьому напрямку пролунав голос: «Будь ласка, залишайтеся спокійними, рятувальники наближаються, подайте звуковий сигнал, щоб вказати своє місцезнаходження». У той самий час рятувальники дистанційно регулювали гучність пристрою через супутникове з'єднання, щоб забезпечити поширення звуку до самого підвалини руїн, не завдаючи шкоди потерпілим через надмірну гучність. Коли ув'язнені відповіли, постукаючи по металевій трубі, мікрофон безпілотника зареєстрував звуковий сигнал і разом із направленою функцією акустичного пристрою допоміг визначити місцезнаходження людей, забезпечивши точне наведення для подальшого рятування. Під час цієї операції поєднання дистанційного акустичного пристрою та безпілотного апарата допомогло рятувальній команді знайти трьох ув'язнених протягом двох годин, що значно підвищило ефективність порівняно з традиційними методами розшуку, а також уникло ризику потрапляння рятувальників у небезпечну зону нестабільних руїн.