DOI: https://doi.org/10.3389/facou.2025.1624669
تاريخ النشر: 2025-08-28
المؤلف: James Woodcock وآخرون
الموضوع الرئيسي: آثار الضوضاء وإدارتها
نظرة عامة
يتناول قسم ورقة البحث مشروع CAELUS، الذي يهدف إلى إنشاء أول شبكة توزيع طائرات مسيرة وطنية في المملكة المتحدة لنقل الإمدادات الطبية في اسكتلندا. التحدي الرئيسي المحدد هو إزعاج الجمهور بسبب ضوضاء الطائرات المسيرة، مع وجود بيانات تجريبية محدودة متاحة حول استجابات البشر في سياق التوصيل الطبي. لمعالجة ذلك، أجرت الدراسة تجربة استماع عبر الإنترنت شملت 425 مشاركًا لعمليات التحليق و278 لعمليات الإقلاع، حيث تم فحص تأثيرات مسافة المستمع من الطائرة المسيرة، والمشهد الصوتي المحيط (الريف النائي، قرية ريفية، حضرية)، وإطار السياق (التوصيل الطبي مقابل عدم وجود سياق) على مستويات الإزعاج.
أشارت النتائج، التي تم تحليلها باستخدام تحويل الرتبة المتوافقة ANOVAs، إلى تأثيرات كبيرة لجميع العوامل الثلاثة على الإزعاج (p < 0.01). على وجه التحديد، انخفض الإزعاج مع زيادة المسافة من الطائرة المسيرة وارتفع في البيئات الهادئة. من المهم أن تقديم معلومات سياقية بشأن الغرض الطبي للطائرة المسيرة خفف بشكل كبير من مستويات الإزعاج. تشير النتائج إلى أن العوامل الصوتية وغير الصوتية تلعب دورًا حاسمًا في تشكيل تصور الجمهور، مما يبرز الإمكانية للتفاعل الفعال مع المجتمع لتعزيز قبول شبكات الطائرات المسيرة في سياقات التوصيل الطبي.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على النمو المتوقع للطائرات المسيرة والأنظمة الجوية غير المأهولة (UAS) في مختلف القطاعات، بما في ذلك التوصيلات، واللوجستيات الطبية، وفحوصات البنية التحتية، كما هو متوقع من قبل PwC (2023) وCAA (2024). من المتوقع أن يؤدي هذا التوسع إلى إدخال ضوضاء بيئية جديدة، مما يثير المخاوف بشأن تأثيراتها المحتملة على الصحة العامة، لا سيما من حيث الإزعاج واضطرابات النوم. تم تحديد تطوير الأطر التنظيمية وتصوير الجمهور كأحد التحديات الحرجة لتنفيذ شبكات التنقل الجوي المتقدم (AAM)، حيث تعمل السلطات في المملكة المتحدة والولايات المتحدة وأوروبا بنشاط على هذه القضايا.
علاوة على ذلك، تم التعرف على الضوضاء من قبل وكالة سلامة الطيران الأوروبية (EASA) كأحد أكبر الحواجز أمام اعتماد التنقل الجوي الحضري (UAM)، بعد مخاوف السلامة (EASA، 2021). وبالتالي، هناك اهتمام متزايد في التحقيق في تصورات الجمهور واستجاباتهم للأصوات الناتجة عن عمليات AAM، مما يبرز الحاجة إلى دراسات شاملة في هذا المجال لإبلاغ الاستراتيجيات التنظيمية والتشغيلية المستقبلية.
طرق البحث
تم تطوير منهجية الصوت في هذه الدراسة لمعالجة عدم كفاية تسجيلات التحليق بسبب انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء. استخدمت الطريقة تقنية إشارة الميكروفون الافتراضي، كما هو موضح من قبل Heutschi et al. (2020)، والتي تضمنت تركيب صوت نظيف من خلال محاكاة ضغط الصوت في موقع المستمع. تم تحقيق ذلك من خلال تحليل بيانات ميكروفون الأرض، حيث تم استخدام إشارات غير دوبلرية لتحديد مكونات التردد والسعة لأصوات الطائرات المسيرة. تضمنت التركيبة عوامل مثل الاتجاهية المعتمدة على التردد، وتحول دوبلر، وتأثيرات الانتشار المتغيرة مع الزمن، مما سمح بتمثيل صوتي واقعي لعمليات الطائرات المسيرة، بما في ذلك التحليقات والإقلاع، في بيئات صوتية محيطة متنوعة.
شملت الإجراءات التجريبية طريقة تقييم شدة التحفيز، حيث قام المشاركون بتقييم إزعاجهم تجاه أصوات الطائرات المسيرة على مقياس من 7 نقاط. تم إجراء الدراسة على منصة CommonPlace، مما سمح للمشاركين بالتفاعل مع إما تجارب التحليق أو الإقلاع. لضمان الاتساق، تم توجيه المشاركين لتقليل الضوضاء الخلفية والحفاظ على مستوى ثابت من الصوت أثناء التجربة. تم تقديم معلومات سياقية حول تطبيق الطائرة المسيرة في الرعاية الصحية لبعض المشاركين، بينما لم يتلق الآخرون أي سياق من هذا القبيل. تم جمع بيانات ديموغرافية بعد التجربة لتحليل التأثيرات المحتملة على الاستجابات. تهدف النتائج إلى تقييم تأثير أصوات الطائرات المسيرة على المجتمعات، لا سيما في سيناريوهات تقديم الرعاية الصحية.
النتائج
في قسم النتائج، أجرى المؤلفون تحليلًا إحصائيًا للبيانات التي تم الحصول عليها من تجارب الاستماع باستخدام R الإصدار 4.4.2. سهل هذا التحليل التصورات المباشرة للبيئات الثلاثة المختلفة للمشهد الصوتي المحيط التي تم فحصها في الدراسة. من المتوقع أن توفر النتائج من هذه التصورات رؤى حول خصائص وتأثيرات كل مشهد صوتي على المستمعين، على الرغم من عدم تفصيل النتائج والتفسيرات المحددة في هذا المقتطف.
المناقشة
يسلط قسم المناقشة في الورقة حول مشروع CAELUS الضوء على النتائج من تجربة استماع تهدف إلى فهم استجابة الإزعاج لصوت طائرة مسيرة كهربائية للإقلاع والهبوط العمودي (eVTOL) في مشاهد صوتية محيطة متنوعة. هذه البحث هو جزء من مبادرة أوسع لإنشاء شبكة طائرات مسيرة وطنية في اسكتلندا لتوصيل الإمدادات الطبية، لا سيما إلى المناطق النائية. الدراسة ملحوظة لنهجها التجريبي، حيث تقارن بين إزعاج الجمهور تجاه الطائرات المسيرة المستخدمة في الرعاية الصحية مقابل تلك المستخدمة لأغراض تجارية، مما يعالج تصور القيمة الاجتماعية الذي قد يؤثر على قبول الجمهور لعمليات الطائرات المسيرة.
تشير النتائج إلى أن مستويات الإزعاج تتأثر بشكل كبير بعدة عوامل، بما في ذلك مسافة المستمع من الطائرة المسيرة، ونوع المشهد الصوتي المحيط، والمعلومات السياقية المتعلقة باستخدام الطائرة المسيرة في المجال الطبي. على وجه التحديد، انخفض الإزعاج مع الارتفاع والمسافة من الطائرة المسيرة، مع الإبلاغ عن إزعاج أعلى في البيئات الريفية مقارنة بالإعدادات الحضرية. علاوة على ذلك، لعب سياق استخدام الطائرة المسيرة (طبي مقابل غير سياقي) أيضًا دورًا حاسمًا، حيث لوحظت تقييمات إزعاج أقل عندما تم إبلاغ المشاركين عن التطبيق الطبي. تسهم نتائج الدراسة في تقديم رؤى قيمة حول الجهود التنظيمية وتفاعل المجتمع اللازمة لدمج الأنظمة الجوية غير المأهولة (UAS) في اللوجستيات الصحية، مما يبرز أهمية العوامل السياقية في تشكيل تصورات الجمهور حول ضوضاء الطائرات المسيرة.
DOI: https://doi.org/10.3389/facou.2025.1624669
Publication Date: 2025-08-28
Author(s): James Woodcock et al.
Primary Topic: Noise Effects and Management
Overview
The research paper section discusses Project CAELUS, which aims to establish the UK’s first national drone distribution network for transporting medical supplies in Scotland. A key challenge identified is public annoyance due to drone noise, with limited empirical data available on human responses in a medical delivery context. To address this, the study conducted an online listening experiment involving 425 participants for overflight and 278 for take-off operations, examining the effects of listener-drone distance, ambient soundscape (remote rural, rural village, urban), and contextual framing (medical delivery vs. no context) on annoyance levels.
The results, analyzed using aligned rank transform ANOVAs, indicated significant effects of all three factors on annoyance (p < 0.01). Specifically, annoyance decreased with greater distance from the drone and was heightened in quieter environments. Importantly, providing contextual information regarding the medical purpose of the drone significantly mitigated annoyance levels. The findings suggest that both acoustic and non-acoustic factors play a crucial role in shaping public perception, highlighting the potential for effective community engagement to enhance acceptance of drone networks in medical delivery contexts.
Introduction
The introduction highlights the anticipated growth of drones and uncrewed aerial systems (UAS) in various sectors, including deliveries, medical logistics, and infrastructure inspections, as projected by PwC (2023) and CAA (2024). This expansion is expected to introduce new environmental noise, raising concerns regarding its potential effects on public health, particularly in terms of annoyance and sleep disturbances. The development of regulatory frameworks and public perception are identified as critical challenges for the implementation of advanced air mobility (AAM) networks, with authorities in the UK, US, and Europe actively working on these issues.
Furthermore, noise has been recognized by the European Union Aviation Safety Agency (EASA) as the second most significant barrier to the adoption of urban air mobility (UAM), following safety concerns (EASA, 2021). Consequently, there is an increasing interest in investigating public perceptions and responses to the sounds generated by AAM operations, underscoring the need for comprehensive studies in this area to inform future regulatory and operational strategies.
Methods
The methodology for auralisation in this study was developed to address the inadequacy of overflight recordings due to low signal-to-noise ratios. The approach utilized a virtual microphone signal technique, as outlined by Heutschi et al. (2020), which involved synthesizing clean audio by simulating sound pressure at a listener’s position. This was achieved through the analysis of groundplate microphone data, where de-Dopplerised signals were used to identify frequency and amplitude components of the drone sounds. The synthesis incorporated factors such as frequency-dependent directivity, Doppler shift, and time-varying propagation effects, allowing for realistic audio representation of drone operations, including overflights and take-offs, in various ambient sound environments.
The experimental procedure involved a single stimulus magnitude rating method, where participants rated their annoyance towards the drone sounds on a 7-point scale. The study was conducted on the CommonPlace platform, allowing participants to engage with either the overflight or take-off experiments. To ensure consistency, participants were instructed to minimize background noise and maintain a fixed volume during the experiment. Contextual information about the drone’s healthcare application was provided to some participants, while others received no such context. Demographic data were collected post-experiment to analyze potential influences on responses. The results aim to assess the impact of drone sounds on communities, particularly in healthcare delivery scenarios.
Results
In the Results section, the authors conducted a statistical analysis of data obtained from listening experiments using R version 4.4.2. This analysis facilitated direct visualizations of the three distinct ambient soundscape environments examined in the study. The findings from these visualizations are expected to provide insights into the characteristics and effects of each soundscape on listeners, although specific results and interpretations are not detailed in this excerpt.
Discussion
The discussion section of the paper on Project CAELUS highlights the findings from a listening experiment aimed at understanding the annoyance response to the sound of an electric vertical take-off and landing (eVTOL) drone in various ambient soundscapes. This research is part of a broader initiative to establish a national drone network in Scotland for medical supply deliveries, particularly to remote areas. The study is notable for its empirical approach, comparing public annoyance towards drones used for healthcare versus those for commercial purposes, thereby addressing the social value perception that may influence public acceptance of drone operations.
The results indicate that annoyance levels are significantly affected by several factors, including listener-drone distance, ambient soundscape type, and contextual information regarding the drone’s medical use. Specifically, annoyance decreased with altitude and distance from the drone, with higher annoyance reported in rural environments compared to urban settings. Furthermore, the context of the drone’s use (medical vs. non-contextual) also played a crucial role, with lower annoyance ratings observed when participants were informed about the medical application. The study’s findings contribute valuable insights into the regulatory and community engagement efforts necessary for integrating unmanned aerial systems (UAS) into healthcare logistics, emphasizing the importance of contextual factors in shaping public perceptions of drone noise.