[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

说明书

一种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。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；本发明优点：能有效杜绝在管制过程中的因人为因素而造成的事故及其事故征候，可大大提高飞机地面运行安全。区别于普通语音识别和语义识别，针对的是航空管制特有的语音发音，进行语音语调的数据标注，最终构建出符合机场管制标准用语的语音库。无需场监雷达辅助，也不依赖高级场面活动引导控制系统，无需在管制席以外进行任何设备的安装或改造，仅需在管制席位上安装语音采集装置和显示报警终端，是极具经济性和实用性的机场管制决策支持系统。

技术领域

本发明属于机场飞行区运行管理技术领域，尤其涉及一种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。

背景技术

现在的语义识别系统没有针对于机场运行方面，尤其是用于飞机地面滑行引导的管制指令，原因在于语音识别技术的识别率暂时还不能达到机场空管所需的安全要求，而语音识别技术所带来的限制使管制指令的语义识别未受到重视；另一方面，由于航空管制特有的语音发音，所以需要构建特殊的语音数据库。现有的机场管制决策支持系统需要场监雷达等设备辅助，或依赖于高级场面活动引导控制系统，涉及设备安装、维护、改造等，因此在实用性和经济性方面都有欠缺。

目前，全球各个国家的大型机场特别是枢纽机场都长期处于高负荷的运行状态，机场越繁忙，对管制员和航空器调度的要求也愈大，而现有管制流程随着空中交通管制员愈加的忙碌，管制员的出错率也会增多。但目前，全世界大部分国家的航空管制仍采用传统的人工管制方式，因此无法满足我国机场高速增长的管制需求。一个管制席位上，几名管制员要人工调配十几架甚至几十架飞机。在目前的管制模式下，已经导致多起严重事故征候。研究表明，由于管制员的个人因素——“错、忘、漏”，引起的空管不安全事件占48.9％，管制员人为因素已经成为引发空管事故或不安全事件的最主要因素。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种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。

为了达到上述目的，本发明提供的基于管制员指令语义识别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。

本发明提供的采用上述基于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；