Thực tiễn Ứng dụng Thiết bị Âm thanh Từ xa trên Các Phương tiện Tự hành

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ xe không người lái, các kịch bản ứng dụng của nó đang không ngừng mở rộng, bao gồm các lĩnh vực từ kiểm tra trong công viên kín đến vận chuyển trên đường mở, từ cứu hộ khẩn cấp đến tuần tra an ninh. Tuy nhiên, xe không người lái thiếu khả năng giao tiếp và răn đe thời gian thực như tài xế con người, khiến chúng dễ gặp rủi ro về an toàn trong môi trường phức tạp. Dựa trên những ưu thế cốt lõi là truyền âm chính xác và điều khiển từ xa linh hoạt, thiết Bị Âm Thanh Từ Xa đã trở thành trang bị quan trọng để khắc phục điểm yếu này của xe không người lái, cung cấp sự hỗ trợ vững chắc cho việc vận hành an toàn của xe không người lái trong nhiều tình huống khác nhau.

I. Các Tình Huống Ứng Dụng Của Thiết Bị Âm Thanh Từ Xa Phù hợp với Xe Không Người Lái

Các kịch bản ứng dụng của thiết bị âm thanh từ xa trên xe không người lái chủ yếu tập trung vào các lĩnh vực đòi hỏi giao tiếp, cảnh báo và răn đe, bao gồm các tình huống cốt lõi sau đây:

• Các tình huống kiểm tra trong công viên và nhà máy: Khi các phương tiện không người lái thực hiện nhiệm vụ kiểm tra trong các khu công nghiệp, khu logistics và các nhà máy lớn, chúng cần cảnh báo nhân viên xâm nhập trái phép vào khu vực và các phương tiện đậu vi phạm quy định. Đồng thời, chúng cần gửi thông báo công việc và nhắc nhở an toàn đến nhân viên trong khu vực.
• Các tình huống cứu hộ khẩn cấp: Sau khi xảy ra các thảm họa như động đất và lũ lụt, khi các phương tiện không người lái tiến vào khu vực có người bị mắc kẹt để thực hiện nhiệm vụ thám hiểm, chúng cần thiết lập liên lạc với những người bị mắc kẹt thông qua âm thanh để xác nhận vị trí và tình trạng sức khỏe, đồng thời truyền đạt tiến độ cứu hộ và hướng dẫn thoát hiểm. Tại hiện trường cháy rừng, các phương tiện không người lái có thể sử dụng thiết bị âm thanh từ xa để phát cảnh báo cháy và thông báo lộ trình sơ tán đến cư dân hoặc nhân viên xung quanh.
• Các tình huống an ninh và tuần tra biên giới: Khi các phương tiện an ninh không người lái tuần tra tại các khu vực như sân bay, đường ray xe lửa và vùng biên giới, chúng cần ngăn chặn nhân sự khả nghi và các mục tiêu xâm nhập trái phép bằng cách phát thông tin cảnh báo theo hướng xác định. Đồng thời, chúng cần truyền đạt tình hình tại hiện trường về trung tâm chỉ huy phía sau để hỗ trợ xây dựng kế hoạch xử lý.

II. Nhu cầu cốt lõi của khách hàng trong các tình huống sử dụng phương tiện không người lái

Trong ứng dụng của phương tiện không người lái, nhu cầu của khách hàng đối với thiết bị âm thanh từ xa xoay quanh ba yếu tố cốt lõi là "an toàn, hiệu quả và độ chính xác", cụ thể như sau:

• Yêu cầu về giao tiếp thời gian thực: Thiết bị cần phải đảm bảo truyền tải giọng nói rõ ràng và ở khoảng cách xa để thông tin trao đổi giữa phương tiện không người lái và những người xung quanh được diễn ra liền mạch, không bị trễ hay méo tiếng. Đặc biệt trong môi trường ồn ào (như khu vực xây dựng công viên hoặc ngã tư giao thông đô thị), tín hiệu âm thanh cần phải xuyên qua được tiếng ồn môi trường để người nhận có thể thu nhận thông tin một cách chính xác.
• Yêu cầu về răn đe chính xác: Đối với các mục tiêu khả nghi hoặc hành vi nguy hiểm, thiết bị cần có khả năng phát âm thanh theo hướng định hướng để tránh gây ảnh hưởng do âm thanh lan tỏa đến các khu vực không liên quan. Đồng thời, cường độ âm thanh có thể điều chỉnh được để tạo ra hiệu ứng răn đe hiệu quả mà không gây tổn thương thính giác vĩnh viễn cho con người.
• Yêu cầu điều khiển và phối hợp từ xa: Hỗ trợ vận hành từ xa thông qua hệ thống điều khiển của phương tiện không người lái hoặc nền tảng chỉ huy phía sau, bao gồm điều chỉnh âm lượng, chuyển đổi chế độ làm việc và phát lại các đoạn thoại đã được ghi sẵn. Không cần tiếp cận trực tiếp phương tiện không người lái để thiết lập. Đồng thời, thiết bị cần phối hợp với các thiết bị cảm biến trên phương tiện không người lái, ví dụ như radar và camera. Khi các thiết bị cảm biến phát hiện tình huống bất thường, thiết bị âm thanh sẽ tự động được kích hoạt hoạt động.
• Yêu cầu thích nghi với môi trường: Phương tiện không người lái chủ yếu hoạt động ngoài trời, do đó thiết bị cần có khả năng chống chịu được các môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, mưa và bụi cát. Thiết bị phải đảm bảo hoạt động ổn định, không xảy ra sự cố ngừng hoạt động trong điều kiện dải nhiệt độ từ -40°C đến 60°C, mưa to (cấp bảo vệ IP65) và bão cát.

III. Các đặc điểm cốt lõi của thiết bị âm thanh từ xa phù hợp với phương tiện không người lái

Để đáp ứng nhu cầu trong các tình huống xe không người lái, các thiết bị âm thanh từ xa cần phải có những đặc điểm định hướng sau:

• Thiết kế nhỏ gọn và nhẹ: Kích thước thiết bị nên phù hợp với không gian lắp đặt trên xe không người lái, có thể tích hợp trên nóc xe, bên hông thân xe và các vị trí khác của xe. Trọng lượng cần được kiểm soát dưới 3 kilogram để tránh làm tăng tải trọng của xe không người lái, ảnh hưởng đến thời gian sử dụng pin và độ ổn định khi di chuyển. Đồng thời, cấu trúc dạng mô-đun được áp dụng để thuận tiện cho việc kết nối cơ khí, tháo lắp và bảo trì với xe không người lái.
• Chuyển đổi linh hoạt giữa thiết bị định hướng và thiết bị toàn hướng: Hỗ trợ chuyển đổi giữa các thiết bị định hướng (với góc phủ âm thanh 30°) và thiết bị toàn hướng (phủ âm thanh 360°). Thiết bị định hướng được sử dụng để cảnh báo hoặc răn đe chính xác từng mục tiêu cụ thể, trong khi chế độ thiết bị toàn hướng dùng để phát thông tin phát thanh đến khu vực rộng xung quanh. Việc chuyển đổi giữa hai loại thiết bị này có thể được hoàn thành nhanh chóng thông qua lệnh từ xa, và thời gian phản hồi được kiểm soát ở mức miligiây.
• Dải tần rộng và đầu ra mức áp suất âm cao: Thiết bị bao phủ dải tần nhạy cảm với tai người từ 200Hz - 20000Hz để đảm bảo tín hiệu âm thanh rõ ràng, dễ phân biệt. Mức áp suất âm đầu ra có thể đạt 130dB - 150dB, khoảng cách truyền hiệu quả trong môi trường không bị cản trở không dưới 800 mét, đáp ứng nhu cầu liên lạc và răn đe của phương tiện không người lái trong các tình huống trung và dài hạn.
• Đa dạng nguồn điện và tiêu thụ điện năng thấp: Thiết bị hỗ trợ kết nối với hệ thống nguồn trên xe của phương tiện không người lái, đồng thời được tích hợp pin lithium dự phòng bên trong. Khi nguồn điện trên xe gặp sự cố, pin dự phòng có thể duy trì hoạt động liên tục của thiết bị hơn 4 giờ. Ở chế độ chờ, mức tiêu thụ điện của thiết bị dưới 5W, giảm thiểu ảnh hưởng đến tuổi thọ pin của phương tiện không người lái.
• Bảo vệ IP65 và khả năng chống nhiễu: Vỏ thiết bị áp dụng thiết kế chống nước và chống bụi, đáp ứng tiêu chuẩn bảo vệ IP65 và có thể hoạt động bình thường trong điều kiện mưa to và thời tiết nhiều bụi cát. Mạch bên trong có khả năng chống nhiễu điện từ, tránh bị ảnh hưởng bởi các tín hiệu điện từ phát ra từ rađa, thiết bị viễn thông và các bộ phận khác của phương tiện không người lái, đồng thời đảm bảo truyền âm thanh ổn định.

IV. Các Giải Pháp Tích Hợp Thiết Bị Âm Thanh Từ Xa Với Các Thiết Bị Khác

Trong hệ thống phương tiện không người lái, thiết bị âm thanh từ xa không hoạt động độc lập mà được tích hợp với nhiều thiết bị khác để tạo thành một hệ thống phối hợp. Các giải pháp tích hợp phổ biến bao gồm:

• Tích hợp với thiết bị cảm biến: Thiết bị được kết nối với ra-đa laser, ra-đa sóng milimét, camera độ phân giải cao và máy ảnh nhiệt hồng ngoại của phương tiện không người lái. Khi ra-đa hoặc camera phát hiện người đi bộ và chướng ngại vật phía trước, hoặc nhận diện các sự kiện bất thường như "nhân viên xâm nhập vào khu vực cấm" và "xe di chuyển ngược chiều", hệ thống sẽ tự động gửi tín hiệu kích hoạt đến thiết bị âm thanh từ xa. Thiết bị sẽ tự động phát giọng nói tương ứng theo loại sự kiện (ví dụ: "Có người đi bộ phía trước, vui lòng chú ý giảm tốc độ" và "Đây là khu vực cấm, vui lòng rời khỏi ngay"). Đồng thời, thông tin bất thường được đồng bộ hóa về trung tâm chỉ huy phía sau.
• Tích hợp với thiết bị truyền thông: Thiết bị được kết nối với mô-đun truyền thông 4G/5G hoặc mô-đun truyền thông vệ tinh của phương tiện không người lái để thực hiện điều khiển từ xa khoảng cách rất xa. Khi phương tiện không người lái thực hiện nhiệm vụ ở các khu vực xa xôi không có tín hiệu mạng công cộng (như biên giới và vùng núi), nhân viên chỉ huy phía sau có thể gửi lệnh đến thiết bị âm thanh thông qua kết nối vệ tinh để điều chỉnh các thông số âm thanh hoặc chuyển đổi chế độ làm việc. Đồng thời, thiết bị có thể truyền trạng thái hoạt động (như mức pin, âm lượng hiện tại và thông tin lỗi) về nền tảng chỉ huy theo thời gian thực nhằm thuận tiện cho việc giám sát từ xa.
• Tích hợp với thiết bị đèn cảnh báo: Được kết nối với đèn LED cảnh báo và đèn chớp của phương tiện không người lái để tạo hiệu ứng cảnh báo "kết hợp âm thanh và ánh sáng". Khi thiết bị âm thanh bắt đầu chế độ cảnh báo, đèn cảnh báo cũng được bật đồng bộ. Thông qua kích thích kép về thị giác và thính giác, hiệu quả nhắc nhở đối với những người xung quanh được tăng cường. Ví dụ, khi phương tiện không người lái rẽ, tín hiệu "đèn xi-nhan + lời nhắc bằng giọng nói" sẽ được kích hoạt đồng thời, giúp người đi bộ dễ dàng nhận biết ý định di chuyển của phương tiện.
• Tích hợp với thiết bị định vị và dẫn đường: Kết hợp với hệ thống định vị GPS/Beidou của phương tiện không người lái, khi phương tiện đi vào khu vực đã được cài đặt trước (ví dụ như xung quanh trường học và bệnh viện), thiết bị âm thanh sẽ tự động chuyển sang "chế độ âm lượng thấp" để tránh gây ảnh hưởng bởi âm thanh cường độ cao đến các khu vực nhạy cảm. Khi phương tiện không người lái lệch khỏi lộ trình đã định và đi vào khu vực nguy hiểm (ví dụ như đoạn đang thi công hoặc khu vực ngập nước), thiết bị sẽ tự động phát tiếng cảnh báo để nhắc nhở những người xung quanh giữ khoảng cách và gửi cảnh báo bất thường về vị trí đến trung tâm chỉ huy.

V. Những ưu điểm chính của việc kết hợp thiết bị âm thanh từ xa với phương tiện không người lái

So với thao tác thủ công truyền thống hoặc các thiết bị âm thanh độc lập, sự kết hợp giữa thiết bị âm thanh từ xa và phương tiện không người lái có thể phát huy lợi thế trên nhiều khía cạnh:

• Cải thiện độ an toàn và độ tin cậy: Không cần phải tiếp cận thủ công các tình huống nguy hiểm (như khu vực thảm họa và khu vực xung đột biên giới) để hoàn thành nhiệm vụ liên lạc và răn đe, giúp giảm thiểu nguy cơ thương vong cho nhân viên. Đồng thời, việc kết nối giữa thiết bị và hệ thống nhận diện của xe không người lái có thể phản ứng nhanh chóng với các tình huống bất thường và tránh các tai nạn an toàn do chậm trễ phản ứng thủ công. Ví dụ, tại hiện trường hỏa hoạn, xe không người lái mang theo thiết bị âm thanh để tiến vào rìa khu vực hỏa hoạn, và nhân viên chỉ huy sẽ liên lạc với những người bị mắc kẹt thông qua thiết bị trong khu vực an toàn mà không cần lính cứu hỏa phải mạo hiểm đi sâu vào đám cháy.
• Mở rộng phạm vi hoạt động và hiệu quả: Các phương tiện không người lái có thể vận hành liên tục trong thời gian dài (với thời lượng pin từ 8 - 12 giờ). Khi kết hợp với các thiết bị âm thanh từ xa, chúng có thể bao quát khu vực rộng hơn để thực hiện nhiệm vụ. So với việc tuần tra bằng cách đi bộ hoặc sử dụng thiết bị âm thanh cố định, hiệu suất hoạt động được tăng lên 3 - 5 lần. Ví dụ, trong một khu công nghiệp diện tích 50 km², phương tiện không người lái kết hợp với thiết bị âm thanh có thể hoàn thành việc kiểm tra toàn khu vực và phát thông báo an toàn trong vòng 4 giờ, trong khi việc kiểm tra thủ công mất từ 2 - 3 ngày.
• Giảm chi phí vận hành: Giảm sự phụ thuộc vào lao động. Một phương tiện không người lái có thể thay thế khối lượng công việc của 2 - 3 nhân viên kiểm tra, và hoạt động dài hạn có thể giảm đáng kể chi phí nhân công. Đồng thời, thiết kế mô-đun và đặc tính tiêu thụ điện năng thấp của thiết bị âm thanh từ xa dẫn đến chi phí bảo trì thấp và tuổi thọ cao (lên tới hơn 5 năm trong điều kiện sử dụng bình thường), từ đó tiếp tục giảm tổng chi phí vận hành.
• Thực hiện quản lý chính xác và thông minh: Thông qua kết nối với hệ thống điều khiển và nền tảng chỉ huy của phương tiện không người lái, các dữ liệu hoạt động của thiết bị âm thanh (như thời gian sử dụng, số lần kích hoạt và khu vực phủ sóng) có thể được phân tích thống kê để hỗ trợ tối ưu hóa lộ trình kiểm tra và kế hoạch nhiệm vụ của phương tiện không người lái. Ví dụ, theo phân tích dữ liệu, phát hiện sự kiện "nhân viên xâm nhập trái phép vào khu vực" xảy ra thường xuyên tại một khu vực nhất định. Tần suất tuần tra của phương tiện không người lái tại khu vực này có thể được điều chỉnh, đồng thời nội dung cảnh báo bằng giọng nói của thiết bị âm thanh cũng có thể được tối ưu hóa nhằm nâng cao hiệu quả cảnh báo.

VI. Các trường hợp ứng dụng thiết bị âm thanh từ xa trên phương tiện không người lái

Ví dụ: Ứng dụng thực tế của phương tiện không người lái cứu hộ khẩn cấp và thiết bị âm thanh từ xa

Trong một cuộc cứu hộ động đất ở vùng núi, đội cứu hộ đã triển khai 3 phương tiện không người lái chuyên dụng cho cứu nạn khẩn cấp. Các phương tiện này được trang bị thiết bị âm thanh từ xa, máy ảnh nhiệt hồng ngoại và các mô-đun viễn thông vệ tinh, sau đó tiến vào khu vực thảm họa nơi đường sá bị đứt đoạn. Khi các phương tiện di chuyển quanh các đống đổ nát, máy ảnh nhiệt hồng ngoại phát hiện dấu hiệu sự sống dưới đống gạch vụn. Thiết bị âm thanh lập tức được kích hoạt, phát giọng nói "Xin vui lòng giữ bình tĩnh, nhân viên cứu hộ đang tiếp cận, hãy phát ra tiếng để xác định vị trí của bạn" đến khu vực này. Đồng thời, nhân viên cứu hộ điều chỉnh từ xa mức âm lượng của thiết bị thông qua kết nối vệ tinh để đảm bảo âm thanh có thể truyền tới tận đáy các đống đổ nát mà không gây tổn hại cho người bị mắc kẹt do âm lượng quá lớn. Khi những người bị mắc kẹt phản hồi bằng cách gõ vào ống kim loại, micro trên phương tiện không người lái thu nhận tín hiệu âm thanh, kết hợp với chức năng định hướng của thiết bị âm thanh, hỗ trợ xác định vị trí chính xác của những người bị mắc kẹt, cung cấp dẫn đường chính xác cho công tác cứu hộ tiếp theo. Trong chiến dịch cứu hộ này, sự kết hợp giữa thiết bị âm thanh từ xa và phương tiện không người lái đã giúp đội cứu hộ tìm thấy 3 người bị mắc kẹt trong vòng 2 giờ, nâng cao đáng kể hiệu quả so với phương pháp dò tìm thủ công truyền thống, đồng thời tránh được nguy cơ nhân viên cứu hộ phải đi vào khu vực đổ nát không ổn định.