[发明专利]基于管制员指令语义识别的机场管制决策支持系统及方法

权利要求书

1.一种采用管制员指令语义识别的机场管制决策支持系统的机场管制决策支持方法，所述的机场管制决策支持系统包括语音采集模块、噪声处理模块、语音识别模块、语义识别模块、冲突识别模块和显示报警终端；其中语音采集模块用于采集机场管制席位上的管制员和飞行员的语音对话；噪声处理模块用于对上述采集的语音对话中的甚高频通讯噪声和机场背景高噪声进行滤波，以减少噪声干扰，并加入放大器来提高信噪比；语音识别模块基于构建的管制员专用语音库，针对管制员和飞行员语音特点，对噪声处理后的语音对话进行语音识别；语义识别模块是在上述语音识别的基础上，实现管制员指令要素信息的提取，为飞机冲突识别提供保证；冲突识别模块依据上述语义识别的结果推演飞机按照管制员指令滑行的过程及各时间点飞机所处的位置，对滑行过程中可能出现的飞机非法接近在内的飞机冲突现象进行分析，并以飞机冲突发生的概率生成报警信号；显示报警终端用于将语义识别结果、飞机冲突发生的概率及可能发生的冲突详情信息显示给管制员，并根据冲突发生概率形成易于区分的不同级别的声光警报；

其特征在于：所述的机场管制决策支持方法包括按顺序进行的下列步骤：

(1)构建面向机场安全运行的管制员专用语音库；

基于机场管制工作流程、飞行区相关运行管理标准、管制员指令信息内容、管制员标准用语手册《空中交通无线电通话用语》，并通过采用机场中管制员与飞行员陆空通话记录备份、使用甚高频通信设备或塔台语音接入设备收集管制员与飞行员语音对话信息和《空中交通无线电通话用语》语音文件三种方式获得语音数据和发音文本，再对上述管制员和飞行员的发音文本进行切分并对语音数据进行音段标注和韵律标注，形成符合机场管制标准用语的标注语音文件构成的数据集，最终构建成面向机场安全运行的管制员专用语音库；

(2)利用语音采集模块基于上述管制员专用语音库对管制员和飞行员双方的语音对话进行采集；

基于面向机场安全运行的管制员专用语音库，分别对放行席、地面席、塔台席在内的席位的管制员指令以及飞行员语音进行采集，然后基于智能学习方法对上述语音进行训练，以实现对不同席位的专用术语语音的精准识别；

(3)利用噪声处理模块对上述采集的语音对话进行噪声处理；

利用噪声处理模块对上述采集的语音对话中的甚高频通讯噪声和机场背景高噪声进行滤波，并加入放大器来提高信噪比；方法是提取出噪声的频谱，然后将含噪语音根据噪声的频谱做一个反向的补偿运算，从而得到降噪后的语音对话；

(4)利用语音识别模块对上述降噪后的语音对话进行语音识别；

运用基于神经网络的语音识别模型构建成具有机场管制标准用语识别能力的语音识别模块；运用语音识别模块对管制员和飞行员的语音对话进行语音识别，并得到识别后的文本；

(5)利用语义识别模块对上述语音识别后的语音对话进行语义识别；

在对管制员和飞行员语音识别的基础上，从管制员指令中提取出航班号、推出信息、路径信息、关键位置点、起始点、时序在内的要素信息，关联分析多要素并结合机场飞行区构型，利用词语解析、信息抽取、时间因果、情绪判断在内的技术手段对上述语音识别后的语音对话进行多次语义识别并获取大量的语音数据，用这些数据不断训练语义识别模块中的模型，最终将语音识别模块形成的文本转换成飞机的规划滑行路径；

(6)利用冲突识别模块并结合上述语义识别模块形成的规划滑行路径对飞机冲突进行识别；

在对管制员和飞行员语义识别的基础上，由冲突识别模块结合不同机型飞机在飞行区各区域滑行的历史数据和安全运行相关规定，推演飞机按照管制员指令滑行的过程及各时间点飞机所处的位置，以民用航空交通管理规则和飞行区安全运行相关规范性文件为依据，对滑行过程中可能出现的飞机非法接近在内的飞机冲突现象进行分析，并以飞机冲突发生的概率生成报警信号；

(7)通过显示报警终端显示报警信息：

在飞机冲突识别的基础上，将语义识别的飞机规划滑行路径、飞机冲突发生的概率及可能发生的冲突详情信息通过显示报警终端显示给管制员，并根据冲突发生概率形成易于区分的不同级别的声光警报。