一种基于空管语音识别与合成的管制指令发布系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于空管语音识别与合成的管制指令发布系统及方法，通过在地空通话过程中，对管制员输入的文本指令进行风险监测，当判断指令安全后，利用相应的语音合成模型将管制员输入的指令直接转换相应的管制语音数据，从而使得管制员无需在写入指令的同时发出语音指令，减轻管制员的工作负荷，同时提高管制指令发布的安全性；并在飞行员做出下行应答语音时，利用相应的语音识别解析模型对飞行员的语音进行语音识别、解析，并对飞行员的应答做一致性判断，从而进一步减轻管制员的工作负荷、提高地空通话的准确度。通过整理并统计所有地空通话数据，并将其制作成相应的训练样本对系统中的模型进行更新训练，提高模型精度。

A control command issuing system and method based on air traffic control speech recognition and synthesis

【技术实现步骤摘要】
一种基于空管语音识别与合成的管制指令发布系统及方法
本专利技术涉及空中交通管制
，尤其涉及一种基于空管语音识别与合成的管制指令发布系统及方法。
技术介绍
随着我国民航快速发展，飞行流量急剧增加，空管指挥日益复杂，管制员工作负荷与压力越来越大。地空通话是维系管制员和飞行员信息交流与指挥指令传达的关键环节，是管制员与飞行员进行沟通的主要方式，一般的通话过程为：“管制员下达指令”->“飞行员复诵指令”->“管制员监听复诵”。通话过程中，管制员指令是否正确、飞行员是否准确抄收管制指令并正确复诵以及执行、管制员监听飞行员复诵是否正确，直接关系到飞行安全。这是一种高强度、高负荷工作模式，在实际运行中，由于语速过快、非标准通话用语、通信波道阻塞、相似航班号、背景噪音等原因很可能造成“错、忘、漏”等通信失误情况，最终导致空管不安全事件甚至事故征候等严重后果。现有空管指令发布模式是一种人在回路的模式，即管制员根据空管自动化系统(ATC)提供的融合监视信息、飞行计划、气象信息等实时空情态势，通过地空VHF电台以语音对话的方式对飞行员进行指挥控制。但是现有的ATC空管自动化系统提供的空情态势显示是一种二维显示，在航路/航线图上显示航班的位置，以数据标牌方式显示航班号、高度、速度等文字信息。这需要管制员在大脑中形成四维(位置+时间)航空器动态来判断安全间隔是否可控以及为保持安全间隔需要发布的各种调配指令(文本指令)，再以地空VHF电台通话形式下达语音管制指令，并通过监听飞行员的复诵来确认飞行员是否准确无误理解指令。在管制员人机交互方面，管制员既要持续观察管制席位屏幕上的二维态势显示，分析可能出现的冲突风险，又要通过地空通话下达语音调控指令，同时还要将相关指令通过键盘/鼠标以文本的形式将指令输入至系统进行冲突计算，不时还要低头在纸质或电子进程单上进行相关记录与排序工作，一方面会大大影响管制员的注意力分配，另一方面可能会造成输入系统的指令和管制员下达指令不一致，或者未监听到飞行员的复诵不一致，这是安全风险大、指挥效率低、工作负荷大的重要原因之一。较大的工作负荷也限制了一个管制员可以同时指挥的航班数数量，因而造成了很多的航班延误。
技术实现思路
本专利技术的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种基于空管语音识别与合成的管制指令发布系统及方法，管制员在通过本系统进行指令发布时，只需写入文本指令即可，无需同时发出语音指令，从而极大地减轻了管制员的工作负荷、增加地空通话的准确度。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下各方面。一种基于空管语音识别与合成的管制指令发布系统，包括：地空通话语音接入模块、空管数据处理模块、空管语音合成模块、空管语音识别解析模块、空管语音数据监测模块；所述空管数据处理模块能够从空管内话系统实时获取飞行环境信息，并根据所述飞行环境信息生成空管态势数据，并将所述空管态势数据输出至所述空管语音数据监测模块；所述空管语音数据监测模块能够接收管制员通过空管内话系统发出的文本管制指令，根据所述空管态势数据判断所述文本管制指令中包含的指令类型和指令参数是否存在风险；若存在风险，通过空管内话系统向管制员发送指令错误的提示信息；若不存在风险，则将所述文本管制指令发送至空管语音合成模块；所述空管语音数据监测模块还用于接收所述空管语音识别解析模块输出的文本应答数据，并提取所述文本应答数据中包含的指令类型和指令参数；判断所述文本应答数据中包含的指令类型和指令参数是否与所述文本指令数据中包含的指令类型和指令参数一致，若一致，认为指令发布成功，向管制员发送指令发布成功的提示信息；若不一致，则向所述空管语音合成模块发出重发语音指令；所述空管语音合成模块能够接收所述文本管制指令，并将所述文本管制指令合成转换为管制语音数据，再通过空管内话系统中的上行通话信道将所述管制语音数据发送至飞行员；并基于所述空管语音数据监测模块或者所述地空通话语音接入模块的重发语音指令向飞行员重新发送所述管制语音数据；所述地空通话语音接入模块用于实时监测空管内话系统中的下行通话信道是否有飞行员发出的下行应答语音数据，如果预设时间内未监测到所述飞行员发出的下行应答语音数据，则向所述空管语音合成模块发出重发语音指令；当监测到所述下行应答语音数据后，拦截所述下行应答语音数据，并将所述下行应答语音数据输出至空管语音识别解析模块；所述空管语音识别解析模块能够接收所述下行应答语音数据，并将其识别解析为文本应答数据传输给所述空管语音数据监测模块。优选的，所述空管语音合成模块中还包括语音标记子模块，所述语音标记子模块用于将管制员身份标识信息以音频数据的方式添加到所述管制语音数据中。优选的，所述地空通话语音接入模块还包括控制信号接入子模块，所述控制信号接入子模块能够基于管制员的语音通话控制信号拦截管制员向空管内话系统的上行通话信道发出的语音管制指令；并将所述语音管制指令输出至所述空管语音识别解析模块；所述空管语音识别解析模块能够接收所述语音管制指令，并将所述语音管制指令将所述语音管制指令识别解析为文本数据发送至所述空管语音数据监测模块；所述空管语音数据监测模块能够提取所述文本数据中包含的指令类型和文本指令参数；根据所述空管态势数据判断所述指令类型和指令参数是否存在风险；若存在风险，通过空管内话系统向管制员发送指令错误的提示信息；若不存在风险，则允许将所述语音管制指令通过上行通话信道上传至飞行员。优选的，还包括空管数据存储模块，所述空管数据存储模块通过交换机与所述地空通话语音接入模块、空管数据处理模块、空管语音合成模块、空管语音识别解析模块、空管语音数据监测模块、空管内话系统进行实时数据交换，并用于记录一定时间间隔内的所述地空通话语音接入模块、空管数据处理模块、空管语音合成模块、空管语音识别解析模块、空管语音数据监测模块、空管内话系统中的数据，用于管制工作的统计与查阅。本专利技术还提供一种采用上述基于空管语音识别与合成的管制指令发布系统来发布管制指令的方法，包括：实时获取飞行环境信息，并根据所述飞行环境信息生成空管态势数据；当管制员通过空管内话系统发出文本管制指令时，接收所述文本管制指令，根据所述空管态势数据判断所述文本管制指令中包含的指令类型和指令参数是否存在风险；若存在风险，通过空管内话系统向管制员发送指令错误的提示信息；若不存在风险，则将所述文本管制指令合成转换为管制语音数据通过上行通话信道发送至飞行员；拦截飞行员向下行通话信道发出的下行应答语音数据，并将所述下行应答语音数据识别解析为文本应答数据，提取所述文本应答数据中包含的指令类型和指令参数；判断所述文本应答数据中包含的指令类型和指令参数是否与所述文本指令数据中包含的指令类型和指令参数一致，若一致，认为指令发布成功，向管制员发送指令发布成功的提示信息；若不一致，则重新向飞行员发送所述管制语音数据。优选的，还包括：在将所述文本管制指令合成转换为管制语音数据后，将管制员身份标识信息以音频数据的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空管语音识别与合成的管制指令发布系统，其特征在于，包括：地空通话语音接入模块、空管数据处理模块、空管语音合成模块、空管语音识别解析模块、空管语音数据监测模块；/n所述空管数据处理模块能够从空管内话系统实时获取飞行环境信息，并根据所述飞行环境信息生成空管态势数据，并将所述空管态势数据输出至所述空管语音数据监测模块；/n所述空管语音数据监测模块能够接收管制员通过空管内话系统发出的文本管制指令，根据所述空管态势数据判断所述文本管制指令中包含的指令类型和指令参数是否存在风险；若存在风险，通过空管内话系统向管制员发送指令错误的提示信息；若不存在风险，则将所述文本管制指令发送至空管语音合成模块；所述空管语音数据监测模块还用于接收所述空管语音识别解析模块输出的文本应答数据，并提取所述文本应答数据中包含的指令类型和指令参数；判断所述文本应答数据中包含的指令类型和指令参数是否与所述文本指令数据中包含的指令类型和指令参数一致，若一致，认为指令发布成功，向管制员发送指令发布成功的提示信息；若不一致，则向所述空管语音合成模块发出重发语音指令；/n所述空管语音合成模块能够接收所述文本管制指令，并将所述文本管制指令合成转换为管制语音数据，再通过空管内话系统中的上行通话信道将所述管制语音数据发送至飞行员；并基于所述空管语音数据监测模块或者所述地空通话语音接入模块的重发语音指令向飞行员重新发送所述管制语音数据；/n所述地空通话语音接入模块用于实时监测空管内话系统中的下行通话信道是否有飞行员发出的下行应答语音数据，如果预设时间内未监测到所述飞行员发出的下行应答语音数据，则向所述空管语音合成模块发出重发语音指令；当监测到所述下行应答语音数据后，拦截所述下行应答语音数据，并将所述下行应答语音数据输出至空管语音识别解析模块；/n所述空管语音识别解析模块能够接收所述下行应答语音数据，并将其识别解析为文本应答数据传输给所述空管语音数据监测模块。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于空管语音识别与合成的管制指令发布系统，其特征在于，包括：地空通话语音接入模块、空管数据处理模块、空管语音合成模块、空管语音识别解析模块、空管语音数据监测模块；
所述空管数据处理模块能够从空管内话系统实时获取飞行环境信息，并根据所述飞行环境信息生成空管态势数据，并将所述空管态势数据输出至所述空管语音数据监测模块；
所述空管语音数据监测模块能够接收管制员通过空管内话系统发出的文本管制指令，根据所述空管态势数据判断所述文本管制指令中包含的指令类型和指令参数是否存在风险；若存在风险，通过空管内话系统向管制员发送指令错误的提示信息；若不存在风险，则将所述文本管制指令发送至空管语音合成模块；所述空管语音数据监测模块还用于接收所述空管语音识别解析模块输出的文本应答数据，并提取所述文本应答数据中包含的指令类型和指令参数；判断所述文本应答数据中包含的指令类型和指令参数是否与所述文本指令数据中包含的指令类型和指令参数一致，若一致，认为指令发布成功，向管制员发送指令发布成功的提示信息；若不一致，则向所述空管语音合成模块发出重发语音指令；
所述空管语音合成模块能够接收所述文本管制指令，并将所述文本管制指令合成转换为管制语音数据，再通过空管内话系统中的上行通话信道将所述管制语音数据发送至飞行员；并基于所述空管语音数据监测模块或者所述地空通话语音接入模块的重发语音指令向飞行员重新发送所述管制语音数据；
所述地空通话语音接入模块用于实时监测空管内话系统中的下行通话信道是否有飞行员发出的下行应答语音数据，如果预设时间内未监测到所述飞行员发出的下行应答语音数据，则向所述空管语音合成模块发出重发语音指令；当监测到所述下行应答语音数据后，拦截所述下行应答语音数据，并将所述下行应答语音数据输出至空管语音识别解析模块；
所述空管语音识别解析模块能够接收所述下行应答语音数据，并将其识别解析为文本应答数据传输给所述空管语音数据监测模块。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空管语音合成模块中还包括语音标记子模块，所述语音标记子模块用于将管制员身份标识信息以音频数据的方式添加到所述管制语音数据中。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地空通话语音接入模块还包括控制信号接入子模块，所述控制信号接入子模块能够基于管制员的语音通话控制信号拦截管制员向空管内话系统的上行通话信道发出的语音管制指令；并将所述语音管制指令输出至所述空管语音识别解析模块；
所述空管语音识别解析模块能够接收所述语音管制指令，并将所述语音管制指令将所述语音管制指令识别解析为文本数据发送至所述空管语音数据监测模块；
所述空管语音数据监测模块能够提取所述文本数据中包含的指令类型和文本指令参数；根据所述空管态势数据判断所述指令类型和指令参数是否存在风险；若存在风险，通过空管内话系统向管制员发送指令错误的提示信息；若不存在风险，则允许将所述语音管制指令通过上行通话信道上传至飞行员。


4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，还包括空管数据存储模块，所述空管数据存储模块通过交换机与所述地空通话语音接入模块、空管数据处理模块、空管语音合成模块、空管语音识别解析模块、空管语音数据监测模块、空管内话系统进行实时数据交换，并用于记录一定时间间隔内的所述地空通话语音接入模块、空管数据处理模块、空管语音合成模块、空管语音识别解析模块、空管语音数据监测模块、空管内话系统中的数据，用于管制工作的统计与查阅。


5.一种采用权利要求1-4所述的基于空管语音识别与合成的管制指令发布系统发布管制指令的方法，其特征在于，包括：
实时获取飞行环境信息，并根据所述飞行环境信...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，谭显龙，王晓辉，王兵，林毅，武喜萍，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51