CN104183260A - 一种航空音频播放器及航空告警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空音频播放器及航空告警系统，包括CPU模块以及音频解码模块、电源模块，还包括预录音频模块、音频存储模块和告警检测传感器模块；预录音频模块及音频存储模块分别用于向音频解码模块输入音频文件，告警检测传感器模块与CPU模块相连，用于通过告警传感器检测飞行状态参数并将其输入CPU模块进行分析，所述CPU模块用于根据飞行状态参数的分析结果向音频解码模块输出相应的读取音频文件指令，音频解码模块用于CPU模块发出的读取音频文件指令读取音频文件并进行解码。该航空音频播放器在完成音频播放功能的同时，无需外围的复杂系统可实现警告目的，且实现了多通道直接迅速的解码控制，降低了延迟时间。

Description

一种航空音频播放器及航空告警系统

技术领域

本发明属于航空电子技术领域，尤其涉及一种航空音频播放器及航空告警系统。

背景技术

民航大型运输客机在巡航过程中，为了运输安全，可能会产生多种警告信号，这些警告信号会通过广播对乘客进行提醒和预警，如释压警告、颠簸提醒及其他旅客提醒等。传统的警告方法是通过专门的警告系统或乘务员的人工操作来实现的，然而，专门的警告系统结构复杂，人工操作的方式往往难以满足快速响应的需求。

在现代民航运输客机上，音频播放器是基本设备，各主流航空器(波音、空客等机型)都有配备，这些音频播放器不仅能播放音乐供乘客娱乐休闲，而且能够向乘客广播警告信号。根据航空相关标准，对飞机在各种突发情况下广播警报信号的快速响应有明确要求，这种情况下需要广播系统及相应的音频设备能够提高自动化程度，协助乘务组的工作，减轻乘务人员的工作压力。目前已有的一些自动化协助方式仅依靠飞机压力系统，把警告信号通过复杂的线路连接和离线总线传输给音频播放器，使机载广播系统能够自动播放自动释压的音频，提醒旅客；但这种系统会给飞机维护带了困难，经常在维护过程中发生测试操作失误和系统故障，例如导致全机几百个氧气面罩，全部误放。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种更加实用和便于维护的航空音频播放器和航空告警系统。

本发明提供了一种航空音频播放器，包括CPU模块以及与所述CPU模块分别相连的音频解码模块、电源模块，还包括预录音频模块、音频存储模块和告警检测传感器模块；所述预录音频模块及音频存储模块都与所述音频解码模块连接，分别用于向所述音频解码模块输入音频文件，所述告警检测传感器模块与CPU模块相连，用于通过告警传感器检测飞行状态参数并将其输入所述CPU模块进行分析，所述CPU模块用于根据所述飞行状态参数的分析结果向所述音频解码模块输出相应的读取音频文件指令，所述音频解码模块用于CPU模块发出的读取音频文件指令读取所述音频文件并进行解码。

优选地，所述飞行状态参数包括电子舱压力值，所述告警传感器包括电子舱压力传感器，用于检测电子舱压力值并将其输入所述CPU模块，所述CPU模块包括释压计算模块，用于对所述电子舱压力值进行比较，当电子舱压力超过一阀值或在预定时间内的变化率超过电子舱压力设计变化率的预定幅度，则向所述音频解码模块输出读取音频文件指令，控制其读取播放释压告警信号的音频文件，所述预定幅度在30％-50％之间。

优选地，所述飞行状态参数还包括振动波形，所述告警传感器还包括振动传感器，用于检测飞机振动状态并向所述CPU模块输出振动波形，所述CPU模块还包括颠簸自动检测计算模块，用于对所述振动波形进行处理，当所述振动波形在预定时间内的振动次数和/或振幅大于一定阀值，则向所述音频解码模块输出读取音频文件指令，控制其读取播放颠簸告警信号的音频文件。

所述振动传感器包括加速度传感器和波形处理模块，所述加速度传感器用于实时检测飞机在多个方向的加速度、速度或位移信息，并输入波形处理模块，所述波形处理模块用于根据所述加速度、速度或位移信息得到振动波形，并将其中振幅小于预定振幅的波形滤除后输出振动波形给所述CPU模块，所述预定振幅在3mm-5mm之间。

还包括与所述音频解码模块相连的总线转发控制模块，用于接收来自控制器的航空总线命令，并通过硬件方式解码后向后向所述CPU模块输入解码后的航空总线命令，并向所述音频解码模块输入读取音频文件指令和解码指令，所述音频解码模块包括多路解码通道，分别用于根据所述解码指令同时对多个音频文件进行解码，并分别把解码后的音频信号分别送到多路输出通道上。

还包括与所述音频解码模块并联的冗余解码通路，用于在检测到所述音频解码模块的任一路解码通道出现故障时，通过电子开关的切换，替代故障的解码通道进行解码。

所述CPU模块还包括设备故障判断模块，用于在检测到所述冗余解码通道出现故障时自动控制其解码下一个独立的音频节目，并在连续解码两个以上节目时仍然检测到故障，则判定出现设备故障并报警。

所述CPU模块还包括可记忆所述音频解码模块中故障的原始解码通道的复位解码模块，用于在所述冗余解码通道进行解码期间，当设备复位或断电重启后，检测原始解码通道是否恢复正常，如恢复正常则控制所述音频解码模块选择原始解码通道进行解码；还包括接口模块，分别与所述音频解码模块和冗余解码通路相连，用于向机载广播系统输出解码后的音频信号。

本发明还保护了一种航空告警系统，包括控制盒、机载广播系统及以上所述的航空音频播放器，所述控制盒用于向所述航空音频播放器输入控制信号，所述机载广播系统用于接收并播放所述航空音频播放器输出的音频信号。

本发明的航空音频播放器和航空告警系统给出一种航空预录式音频播放器设计，其在完成音频播放的功能的同时，通过内置的传感器检测告警信号，无需外围的复杂系统即可实现警告目的，当传感器采集的信息达到一定条件则立即执行特定的预录音频，播放到乘客的耳机和扬声器中，实现告警目的具有结构简单便于维护的效果。

同时，该航空音频播放器采用独特的航空总线模块直接控制音频解码的方法，实现了多通道直接迅速的解码控制，控制了延迟时间。

附图说明

图1是本发明一种实施例的航空告警系统框图；

图2是本发明一种实施例的航空音频播放器结构框图。

图3为本发明一种实施例的航空音频播放器的安装方式示意图；

图4为本发明一种实施例的航空音频播放器的结构机器安装座示意图。

具体实施方式

如图1所示，在本实施例中，航空告警系统包括控制盒、机载广播系统及航空音频播放器，控制盒由机组人员控制，用于根据具体需要向航空音频播放器输入控制信号，例如控制航空音频播放器播放娱乐和某种通知音频，航空音频播放器设置用于读取音频文件并解码，机载广播系统接收航空音频播放器输出的音频信号后，通过耳机或扬声器送到旅客耳中。控制器安装在登机门侧壁版上方便乘务操作，航空音频播放器安装于电子舱内，二者通过航空总线(典型的为ARINC429总线)进行控制联系。

如图2所示，本实施例中，航空音频播放器主要包括CPU模块、音频解码模块、电源模块、预录音频模块、音频存储模块、告警检测传感器模块、总线转发控制模块和接口模块。

其中，CPU模块为总控制中心，分别与音频解码模块、电源模块、告警检测传感器模块、总线转发控制模块相连，承担设备的管理维护功能和总线控制解码功能，同时还用于接收和分析告警检测传感器模块通过告警传感器检测的飞行状态参数，能够根据飞行状态参数的分析结果向音频解码模块输出相应的读取音频文件指令，控制音频解码模块根据CPU模块发出的读取音频文件指令读取对应的音频文件并进行解码。

电源模块用于输入飞机115V400Hz交流电源，并输出音频播放器中各模块需要的直流电源，如5V、3.3V、±12V等。

告警检测传感器模块与CPU模块相连，用于通过压力传感器、加速度传感器等告警传感器检测飞行状态参数并将其输入CPU模块进行分析。

根据具体需要，飞行状态参数可包括多种，例如可包括电子舱压力值。众所周知，飞机电子舱和客舱的压力随着飞机的爬升而下降，由于电子舱是增压舱，其气压与客舱压力相同，处于保护人体安全的需要，客舱压力会通过增压设备使客舱压力处于外界压力和旅客不会明显感觉不适之间。本发明通过压力传感器检测电子舱压力值，并通过CPU模块的软件根据飞机客舱压力变化函数，确定一个大气压力绝对阀值和一个大气压力变化率阀值，当客舱大气压力超过阀值时，播放预录在预录语音模块中的释压警告音频。

这种情况下，告警传感器包括电子舱压力传感器，用于检测电子舱压力值并将其输入CPU模块，CPU模块包括释压计算模块，用于对电子舱压力值进行比较，当电子舱压力超过阀值或在预定时间内的变化率超过电子舱压力设计变化率的预定幅度，则向音频解码模块输出读取音频文件指令，控制其读取播放释压告警信号的音频文件，预定幅度在30％-50％之间，例如可以设定预定时间为3秒，预定幅度为50％。

飞行状态参数还可包括振动波形，告警传感器可为加速度传感器，能够检测出飞机飞行轨迹的各个方向加速度变化并计算速度和位移的信息从而计算出飞机的振动波形，通过在CPU模块设定一个飞机振动幅度和频率阀值，并比较振动波形中某些时刻点的振动幅度或频率值超过飞机振动幅度和频率阀值时，播放预录在预录语音模块中的颠簸警告音频。

这种情况下，告警传感器还包括振动传感器，用于检测飞机振动状态并向所述CPU模块输出振动波形，CPU模块还包括颠簸自动检测计算模块，用于对所述振动波形进行处理，当振动波形在预定时间内的振动次数和/或振幅大于一定阀值，则向音频解码模块输出读取音频文件指令，控制其读取播放颠簸告警信号的音频文件，例如预定时间可以为10秒，振动次数的阀值可以为3次，振幅阀值为20cm，当飞机在10秒内，有3个以上振幅超过20cm的上下波动，则认为飞机受气流影像，上下颠簸，发出提示。以上振幅幅度和波动数量，均可在播放器中进行调整。

通常飞机在遇到气流进行的颠簸，与飞机电子舱设备架的振动的运动轨迹函数是不同的，振动传感器内部包含的微处理器，会把频率固定，振幅小于预定振幅的飞机本身振动造成的波形波动滤除，送到CPU的数据是一条较为平滑的振动波形，接着再由CPU模块进行判断。

优选地，振动传感器包括加速度传感器和波形处理模块，加速度传感器为三轴或以上加速度计，用于实时检测飞机在多个方向的加速度、并通过加速度计算速度或位移信息，并输入波形处理模块，波形处理模块用于根据加速度、速度或位移信息得到振动波形，并将其中振幅小于预定振幅的波形滤除后输出振动波形给CPU模块，例如预定振幅在3mm-5mm之间。

总线转发模块用于把来自控制器的航空总线命令通过硬件方式解码其中核心控制指令，并通过硬件方式解码后向CPU模块输入解码后的航空总线命令，并向音频解码模块输入读取音频文件指令和解码指令。输出给音频解码模块输入读取音频文件指令和解码指令分别用于指出需要读取的音频文件以及命令开始解码，输出给CPU模块的解码后的航空总线命令包括多种命令，例如命令文件输出到的哪个通道等，这些命令由CPU模块在解码过程中发送给音频解码模块。

硬件解码方式是指采用可编程逻辑器件把串行32字节一帧的数据转换成并行数据，并分成几个部分，分别解算出LABEL号、指令是否有效、解码目标文件等，输出到的通道等信息，例如播放哪个存储位置的哪段音频到哪个输出通道。实际上CPU模块也能够进行这些信息的解码，然而CPU模块解码会使其程序复杂化、并且可能等待其他程序处理完才解码这些信息，进而导致命令执行的延时。因此本实施例中CPU模块只对解码总状态进行控制，例如当来自控制器的命令指出音频不输出时，航空音频播放器在CPU模块的控制下切断外部音频输出，再中断解码。预录音频模块用于存储预录好的告警信息、通知信息等音频文件，音频存储模块用于存储音乐等可更新的节目，预录音频模块及音频存储模块都与音频解码模块连接，分别用于向音频解码模块输入音频文件。当CPU模块根据飞行状态参数的分析结果向音频解码模块输出相应的读取音频文件指令时，音频解码模块还能够根据CPU模块发出的读取音频文件指令从预录音频模块中读取相应的音频文件，并进行解码。

音频解码模块包括多路解码通道，播放音乐节目的情况下，多条解码通道可分别用于根据解码指令同时对多个音频文件进行解码，并根据来自CPU模块的指令分别把解码后的音频信号分别送到多路输出通道上。如前所述，执行对音频存储模块和/或预录语音模块中的音频文件读取和解码的读取音频文件指令或解码指令可直接来自于总线转发模块，这样提高了解码的反应速度，但对紧急通知、警告的解码指令来自于CPU模块，同时，对于音频信号解码后的输出通道的指令来自CPU模块。航空音频播放器还包括与音频解码模块并联的冗余解码通路，通过增加一路解码电路在CPU模块检测到音频解码模块的一路解码通道出现故障时，通过电子开关的切换替代故障的解码通道进行解码，把处于热备份状态的冗余解码电路切换到工作的电路上。CPU模块还可包括设备故障判断模块，用于在检测到冗余解码通道出现故障时自动控制其解码下一个独立的音频节目，并在连续解码两个以上节目时仍然检测到故障，则判定出现设备故障并报警，采用该方法后，能够保障音频播放器设备更高的可靠性进行音频解码，同时降低播放器的故障返修率。

根据当前各航空公司使用情况，航空音频播放器使用过程中，存在大量因节目故障导致设备送修，但在维修单位，测试发现设备是好的。既费时费事，又给维修单位造成困扰，因此本方式CPU模块还包括可记忆音频解码模块中故障的原始解码通道的复位解码模块，用于在所述冗余解码通道进行解码期间，当设备复位或断电重启后，检测原始解码通道是否恢复正常，如恢复正常则控制所述音频解码模块选择原始解码通道进行解码，这样减少部分通过设备重启可恢复的故障的送修。

如图3、4所示，本发明的航空音频播放器在飞机上典型的安装位置及安装方法为，航空音频播放器安装在飞机前电子舱中，位于A位置所示的FR24A隔框中的80VU电子架1上，具体在B位置所示的第四层88VU位置2。为了安装更加稳固，航空音频播放器3通过支架6固定，两个防松锁扣7固定航空音频播放器3前端底部，上下两个固定螺钉4将支架6固定在80VU电子架1，并通过ARINC600连接器连接电子架的电气部分。本发明在当前航空器普遍装备的音频播放器的基础上，融合传感器技术对飞机飞行参数进行监控和分析，从而使飞机无需外围的复杂系统即可实现警告目的，本发明的航空音频播放器及广播系统具备了多通道娱乐音频播放、各种通知播放、释压紧急通知自动判断播放、飞机颠簸自动识别提醒等功能，同时通过巧妙地解码控制综合运用，提高解码速度、降低音频延迟，通过通道冗余和降低虚报故障的算法，大大降低设备故障率，提升设备可靠性，降低维护成本，以降低机组负担。

需要注意的是，上述仅以优选实施例对本发明进行了说明，并不能就此局限本发明的权利范围，因此在不脱离本发明思想的情况下，凡运用本发明说明书和附图部分的内容所进行的等效变化，均理同包含在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种航空音频播放器，其特征在于，包括CPU模块以及与所述CPU模块分别相连的音频解码模块、电源模块，还包括预录音频模块、音频存储模块和告警检测传感器模块；所述预录音频模块及音频存储模块都与所述音频解码模块连接，分别用于向所述音频解码模块输入告警和音乐音频文件，所述告警检测传感器模块与CPU模块相连，用于通过告警传感器检测飞行状态参数并将其输入所述CPU模块进行分析，所述CPU模块用于根据所述飞行状态参数的分析结果向所述音频解码模块输出相应的读取音频文件指令，所述音频解码模块用于根据CPU模块发出的读取音频文件指令读取所述音频文件并进行解码。

2.根据权利要求1所述的航空音频播放器，其特征在于，所述飞行状态参数包括客舱压力值，所述告警传感器包括电子舱压力传感器，用于检测电子舱压力值并将其输入所述CPU模块，所述CPU模块包括释压计算模块，用于对所述电子舱压力值进行比较，当电子舱压力超过一阀值或在预定时间内的变化率超过电子舱压力设计变化率的预定幅度，则向所述音频解码模块输出读取音频文件指令，控制其读取播放释压告警信号的音频文件，所述预定幅度在30％-50％之间。

3.根据权利要求2所述的航空音频播放器，其特征在于，所述飞行状态参数还包括振动波形，所述告警传感器还包括振动传感器，用于检测飞机振动状态并向所述CPU模块输出振动波形，所述CPU模块还包括颠簸自动检测计算模块，用于对所述振动波形进行处理，当所述振动波形在预定时间内的振动次数和/或振幅大于一定阀值，则向所述音频解码模块输出读取音频文件指令，控制其读取播放颠簸告警信号的音频文件。

4.根据权利要求3所述的航空音频播放器，其特征在于，所述振动传感器包括加速度传感器和波形处理模块，所述加速度传感器用于实时检测飞机在多个方向的加速度、速度或位移信息，并输入波形处理模块，所述波形处理模块用于根据所述加速度、速度或位移信息得到振动波形，并将其中振幅小于预定振幅的波形滤除后输出振动波形给所述CPU模块，所述预定振幅在3mm-5mm之间。

5.根据权利要求1-4中任意项所述的航空音频播放器，其特征在于，还包括与所述音频解码模块相连的总线转发控制模块，用于接收来自控制器的航空总线命令，并通过硬件方式解码后向所述CPU模块输入解码后的航空总线命令，并向所述音频解码模块输入读取音频文件指令和解码指令，所述音频解码模块包括多路解码通道，分别用于根据所述解码指令同时对多个音频文件进行解码，并分别把解码后的音频信号分别送到多路输出通道上。

6.根据权利要求5项所述的航空音频播放器，其特征在于，还包括与所述音频解码模块并联的冗余解码通路，用于在检测到所述音频解码模块的任一路解码通道出现故障时，通过电子开关的切换，替代故障的解码通道进行解码。

7.根据权利要求6所述的航空音频播放器，其特征在于，所述CPU模块还包括设备故障判断模块，用于在检测到所述冗余解码通道出现故障时自动控制其解码下一个独立的音频节目，并在连续解码两个以上节目时仍然检测到故障，则判定出现设备故障并报警。

8.根据权利要求7所述的航空音频播放器，其特征在于，所述CPU模块还包括可记忆所述音频解码模块中故障的原始解码通道的复位解码模块，用于在所述冗余解码通道进行解码期间，当设备复位或断电重启后，检测原始解码通道是否恢复正常，如恢复正常则控制所述音频解码模块选择原始解码通道进行解码。

9.根据权利要求8所述的航空音频播放器，其特征在于，还包括接口模块，分别与所述音频解码模块和冗余解码通路相连，用于向机载广播系统输出解码后的音频信号。

10.一种航空告警系统，其特征在于，包括控制盒、机载广播系统及权利要求1-9中任一项所述的航空音频播放器，所述控制盒用于向所述航空音频播放器输入控制信号，所述机载广播系统用于接收并播放所述航空音频播放器输出的音频信号。