一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台制造技术

本发明专利技术公开了一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台，所述模拟通信平台采用分布的通信服务架构，构建模拟的有线和无线通信信道，针对不同信道可实现语音媒体流控制，同时在民航管制业务训练应用场景中设置管制员和机组等不同席位角色，模拟出真实的航空管制过程交互通信业务。另外，系统支持引接外部PABX/PSTN等多种模拟体制的语音通信接口以及VOIP体制的专用有线和无线通信设备，即该模拟通信平台可根据具体需要进行配置，演变为真实的语音通信系统，提高了系统的兼容性。提高了系统的兼容性。提高了系统的兼容性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台


[0001]本专利技术涉及一种模拟通信平台，特别是一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台。

技术介绍

[0002]近十年来，随着国内外航空运输业的高速发展，空中交通日趋繁忙，新的航行自动化系统逐步实施，管制设备大量更新，对管制人员的业务水平要求也越来越高，驱使民航各大空管局、民航院校在输送管制人才时提升其训练水平，不断丰富管制人员的技能。传统的模拟通信平台仅具备简单语音通信功能，且大多数的语音传输体制还是基于模拟的(非VOIP体制)，此种信道独占的通信体制特点不适合高并发或者复杂业务的应用场景。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台，包括：调度服务单元、语音通信单元、系统运维单元、记录服务单元、VOIP电台网关和VOIP识别单元；
[0005]其中，所述调度服务单元、系统运维单元、记录服务单元、VOIP电台网关和VOIP识别单元之间通过IP网络总线互联并交换控制指令和数据；
[0006]所述调度服务单元实现所述平台内各接入用户的管理、基于ED137系列标准的有线和无线业务调度处理、有线和无线的媒体链路管理以及主备倒换及数据同步管理；
[0007]所述语音通信单元作为人机交互终端，按需配置不同的角色进行用户登录，支撑民航管制业务的有线和无线业务功能；
[0008]所述系统运维单元用于所述平台参数的远程配置和平台中各节点单元状态的信息上报；
[0009]所述记录服务单元用于实现民航管制训练过程中各终端设备的媒体记录存储以及训练复盘时按需同步回放；
[0010]所述VOIP电台网关用于模拟VOIP电台实例，同时通过内部会议桥处理构建出不同频率的电台收发链路，模拟的机组席位和管制员席位通过选择同一个频率实现地空通信交互协商过程；
[0011]所述VOIP识别服务单元用于对地空通信的语音进行实时识别，根据管制席位发出的语音进行识别并生成结构化指令，驱动外部数字塔台的模拟飞机，进行自动化模拟过程。
[0012]有益效果：
[0013]本专利技术不仅为民航管制模拟训练应用提供了敏捷部署、功能完备、效果逼真的通信平台和信道链路环境，为管制人员培训业务提供了基础必要的支撑，提升了民航管制模拟训练的可靠性和有效性。同时本专利技术基于结构化管制指令的语音识别智能化设计，为下
一代基于虚拟现实(VR，Virtual Reality)的航空管制模拟训练系统提供了一种设计思路。
附图说明
[0014]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0015]图1为本专利技术基于民航管制业务的VOIP模拟通信平台的逻辑原理图。
[0016]图2为本专利技术基于民航管制业务的VOIP模拟通信平台的应用示意图。
[0017]图3为本专利技术平台架构示意图。
[0018]图4为本专利技术调度服务单元的工作者线程设计示意。
[0019]图5为本专利技术记录服务单元的逻辑架构图。
具体实施方式
[0020]本专利技术VOIP模拟通信平台为民航管制模拟训练业务提供了丰富的语音支撑，借助完备的语音服务、记录服务、识别服务以及运维服务，不仅构建了地空(包括地地)协商交互的基础通信平台，而且根据语音识别技术实现了塔台视景中模拟飞机智能化驱动，为上岗培训的管制学员的训练效果提供了展示平台。
[0021]基于航空管制指令的语音识别技术是目前模拟训练领域的一项新颖且关键的技术，其主要难点在于识别引擎和管制语义解析技术。语音识别引擎主要包括：1)数据预处理模块，对接收到的RTP数据流进行滤波(VAD处理)、分帧等预处理；2)语音特征提取模块，主要通过计算信号的梅尔倒谱系数(MFCC)，把每一帧的波形信号变成一个包含声音信息的多维特征向量(特征序列)；3)声学模型(Acoustic Model，AM)，声学模型是通过对大量语音数据进行训练获得，特征序列通过该模型可以转换为音素序列；4)字(词)典：字(词)典是音素集合与字或者词之间的映射集；5)语言模型(Language Model，LM)，语言模型是经过对大量文本信息训练得到的模型，提供字或者词互相关联形成序列的先验概率；6)解码器(Decoder)：通过声学模型、字典和语言模型对输入声音的特征序列(MFCC)进行解码，利用维特比算法解算出特征序列对应最大后验概率的字词序列，即识别输出的文本信息；7)管制指令的解析服务：解析出的文本进行语义分析得到结构化的管制指令，过程包括断句成词、词性标注、管制术语匹配、结构化指令等。
[0022]本专利技术要解决的技术问题是如何搭建一套具备分布架构的基础通信平台，支持构建模拟的有线和无线通信信道，针对不同信道可实现语音媒体流控制，同时在民航管制业务训练应用场景中设置管制员和机组等不同席位角色，模拟出真实的航空管制过程交互通信业务，支撑民航管制模拟训练业务，提升培训人员的管制技能。
[0023]本专利技术提供一种应用于民航管制业务的VOIP(Voice Over Internet Protocol，基于IP的语音传输)模拟通信平台，采用分布的通信服务架构，平台包括调度服务单元1、语音通信单元2、系统运维单元3、记录服务单元4、VOIP电台网关5和VOIP识别单元6；
[0024]其中，除了语音通信单元2部署运行在基于Windows操作系统的终端设备上，其余各平台部件均部署在1台工作站上，工作站运行环境为CentOS 7.4操作系统；
[0025]调度服务单元1、语音通信单元2、系统运维单元3、记录服务单元4和VOIP电台网关5和VOIP识别单元6之间通过IP网络实现通信互联并交换控制指令和数据；
[0026]所述调度服务单元1用于实现系统内各类接入用户的管理、基于ED137系列标准的有线和无线业务调度处理、有线和无线的媒体链路管理以及主备倒换、数据同步管理等功能；
[0027]所述语音通信单元2是主要的人机交互终端，可按需配置不同的角色进行用户登录，支撑民航管制的有线和无线业务功能。主要的用户角色包括机组人员和管制人员等，机组人员和管制人员主要通过模拟的无线信道实现地空协商，而管制人员之间通过有线信道实现地地之间的资源共享和业务交互；
[0028]不同角色配置的优先级具有差异，并且可根据需要分配不同的有线和无线资源；
[0029]所述系统运维单元3用于系统参数的远程配置和系统各节点单元状态的信息上报。系统参数远程配置主要通过基于B/S架构的数据库服务实现，用户通过输入数据库服务的IP地址和用户鉴权实现数据的访问和修改；
[0030]所述记录服务单元4用于实现民航管制训练过程中各终端设备的媒体记录存储以及训练本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台，采用分布的通信服务架构，其特征在于，包括：调度服务单元(1)、语音通信单元(2)、系统运维单元(3)、记录服务单元(4)、VOIP电台网关(5)和VOIP识别单元(6)；其中，所述调度服务单元(1)、系统运维单元(3)、记录服务单元(4)、VOIP电台网关(5)和VOIP识别单元(6)之间通过IP网络总线互联并交换控制指令和数据；所述调度服务单元(1)实现所述平台内各接入用户的管理、基于ED137系列标准的有线和无线业务调度处理、有线和无线的媒体链路管理以及主备倒换及数据同步管理；所述语音通信单元(2)作为人机交互终端，按需配置不同的角色进行用户登录，支撑民航管制业务的有线和无线业务功能；所述系统运维单元(3)用于所述平台参数的远程配置和平台中各节点单元状态的信息上报；所述记录服务单元(4)用于实现民航管制训练过程中各终端设备的媒体记录存储以及训练复盘时按需同步回放；所述VOIP电台网关(5)用于模拟VOIP电台实例，同时通过内部会议桥处理构建出不同频率的电台收发链路，模拟的机组席位和管制员席位通过选择同一个频率实现地空通信交互协商过程；所述VOIP识别服务单元(6)用于对地空通信的语音进行实时识别，根据管制席位发出的语音进行识别并生成结构化指令，驱动外部数字塔台的模拟飞机，进行自动化模拟过程。2.根据权利要求1所述的一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台，其特征在于，所述调度服务单元(1)包括用户管理模块(11)、会话管理模块(12)、媒体管理模块(13)和主备管理模块(14)；其中，所述用户管理模块(11)实现系统内各类接入用户的管理，维护各用户实例的用户名、通信地址、用户类型、使能态、在忙态、心跳超时时间以及时戳；所述会话管理模块(12)用于实现与外部终端设备的业务交互逻辑控制，包括有线功能的业务逻辑控制和无线业务的业务逻辑控制；所述媒体管理模块(13)根据会话管理模块(12)的交互内容提取基本信息和媒体参数信息，构建会议桥列表，实现底层多媒体链路的创建、融合和销毁；同时，根据会话管理模块(12)提取的地址信息，与语音通信单元(2)及VOIP电台网关进行媒体流的收发交互；所述主备管理模块(14)用于实现主备服务器的状态倒换和业务数据同步；首先利用状态机实现双服务的主、备状态确认和控制，然后根据主备关系确定业务数据同步流向，最后通过分布式的同步方法实现各个业务数据的实时同步；所述媒体管理模块(13)根据模拟通信业务的需要，通过数据库配置实现有线和无线链路的模拟噪音叠加以及模拟通信链路断续。3.根据权利要求2所述的一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台，其特征在于，所述语音通信单元(2)包括信令交互模块(31)、媒体收发模块(32)和状态管理模块(33)；所述信令交互模块(31)与调度服务单元(1)之间以标准SIP报文交互，完成鉴权注册、有线业务和无线业务交互；所述媒体收发模块(32)用于实现本地RTP流与媒体管理单元(2)的RTP流交换过程；所述状态管理模块(33)则用于实现维护界面配置的所有终端号码按键的状态管理，按键的状态包括空闲、振铃、通话、保持和监听。
4.根据权利要求3所述的一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台，其特征在于，所述系统运维单元(3)包括数据库配置模块(31)和系统状态监控模块(32)；其中，所述数据库配置模块(31)用于配置SIP账户、VCU信息、用户号码、电台频率以及角色信息，并实现参数在调度服务单元(1)的加载和更新；数据库配置模块(31)采用B/S架构设计，支持用户远程访问和控制服务器配置的参数；在加载参数的同时，实现数据库的主备同步；所述状态监控模块(32)用于实现系统内各类设备包括调度服务单元(1)、语音通信单元(2)、记录服务单元(4)、VOIP电台网关(5)以及VOIP识别服务单元(6)的状态收集、有线和无线通信记录、操作日志、异常告警，支持用户调阅和查看。5.根据权利要求4所述的一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台，其特征在于，所述记录服务单元(4)采用三层架构，包括人机交互模块(41)、业务服务模块(42)以及接口管理模块(43)；其中，人机交互模块(41)属于表示层，用于各通道的参数和状态展示、记录回放操作、当前内存状态的记录以及磁盘使用管理；业务服务模块(42)属于业务逻辑层，用于实现语音记录、本地和远程回放、磁盘告警处理、记录文件删除和转存服务；接口管理模块(43)属于数据访问层，用于支持与模拟录音卡和IP设备的交互，接收PCM数据或者发送RTP流，实现录音和回放的底层操作。6.根据权利要求5所述的一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台，其特征在于，所述记录服务单元(4)的本地和远程回放过程采用乒乓缓存方法，实现读取文件、PCM解码以及推送RTP流的流水线过程。7.根据权利要求6所述的一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台，其特征在于，所述数据VOIP电台网关(5)符合ED137接口标准，用于模拟出不同频率的地空通信收发信道，支撑管制员和机组人员的通信训练。8.根据权利要求7所述的一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台，其特征在于，所述VOIP电台网关(5)包括电台接入模块(51)、会议代理模块(52)和参数配置模块(53)；所述电台接入模块(51)用于处理与外部真实IP电台的交互，实现发送和接收双向RTP链路的传输；所述会议代理模块(52)作为电台接入模块(51)和媒体管理模块(13)的中间代理，采用背靠背模式维护与电台接入模块(51)和媒体管理模块(13)的通信，实现语音通信链路的信令与媒体的调度和交换；在会议代理模块(52)与媒体管理模块(13)建立会议后，接收来自媒体管理模块(13)的RTP流后，转发给电台接入模块(51)对应的接收通道；同样地，会议代理模块(52)接收到电台接入模块(51)发射通道的RTP流后，转发给媒体管理模块(13)相应的接收通道；所述参数配置模块(52)用于配置VOIP电台网关(5)各收发链路的参数，包括通道号码、通道频率、通道属性、媒体延迟、媒体附加噪音以及媒体附加通断等。9.根据权利要求8所述的一种基于民航管制训练业务的VOIP模拟通信平台，其特征在于，所述VOIP识别服务单元(6)包括识别引擎模块(61)、语义分析模块(62)和识别处理模块(63)。
其中，识别引擎模块(61)根据深度学习理论，采用卷积神经网络和连续性时序分类方法，使用结构化的航空管制指令语音数据进行训练，构建声学模型和语言模型，将输入的RTP流媒体转化为输出文...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨康，黄吉波，孙英晖，尹剑峰，丁英杰，周金亮，
申请(专利权)人：南京莱斯电子设备有限公司，
类型：发明
国别省市：